Сравнительные характеристики водосодержащих вв

Показатели	Наименование ВВ
	Акватол Т-20 (стандартный)	Акватол Т-20 (на комплексном окислителе)
Содержание компонентов, мас.%: Амииачная селитра Натриевая селитра Калиевая селитра Тротил Вода	71,0 - - 20,0 9,0	48,0 14,0 4,6 24,4 9,0
Взрывные характеристики: Теплота взрыва, МДж/кг (ккал/кг) Объем газов, л Число Бертло Скорость детонации, м/с Давление газов, бар	3,654 (872) 926 807002 7000 129,5	4,671 (1114,9) 805,3 854540 7120 196,3

Как видно из этих данных, по всем показателям, за исключением объема выделяющихся газов, ВВ, изготовленное на комплексном окислителе, по своим взрывным характеристикам превосходит ВВ, изготовленные на обычном окислителе.

4. Использование кремнеземсодержащих продуктов от переработки нефелина в качестве компонентов взрывчатых веществ

4.1. Аморфный кремнезем – маслоудерживающая добавка к сухим взрывчатым смесям

Как отмечалось выше, отличительной особенностью нефелина является то, что при кислотной обработке этого минерала в раствор переходят не только кислоторастворимые элементы, но и кремнезем, который полимеризуется с образованием студнеобразных масс, отделить которые от раствора методами фильтрации невозможно. Это явление явилось одним из основных факторов, препятствующих освоению кислотных технологий нефелина.

Впервые эта проблема была решена в результате исследований, проведенных в Институте химии КНЦ РАН [81, 82]. В процессе этих исследований были установлены режимы кислотного разложения нефелина (концентрация кислот, температура, режимы смешения реагентов и т.д.), при которых кремнезем осаждается в виде фильтруемых осадков и может быть выделен виде отдельного продукта. Как фильтруемость осадков, так и их физико-химические свойства определяются режимами кислотного вскрытия нефелина. Оптимальными являются следующие режимы процесса: концентрация кислоты – 35-40%, температура – 90-105^оС, постепенная загрузка нефелина в кислоту в течение 3,5-4 часов с последующим дополнительным перемешиванием в течение ~ 30 минут. Выделенный в этих условиях аморфный кремнезем легко отделяется гидросепарацией от нерастворимых минеральных примесей и имеет физико-химические характеристики, приведенные в таблице 9.

Таблица 9.

Физико-химические свойства аморфного кремнезема (сухого)

Показатель	Величина
1. рН водной вытяжки	4,4+1,0
2. Удельная поверхность по адсорбции фенола, м2/г	82+30
3. Удельная поверхность по адсорбции азота, м2/г	105+25
4.Удельная электропроводность, См/м	0,047+0,020
5. Маслоемкость, кг/кг	1,8+0,3
6. Насыпная плотность, кг/м3	300+100
7. Грансостав, %: + 0,2 мм -0,2÷0,16 -0,16÷0,10 -0,10÷0,063 -0,063÷0,040 -0,040	1,1÷2,3 1,4÷2,2 1,4÷2,2 5,5÷8,3 12,2÷18,2 63,2÷71,4
8. Теплоемкость, Дж/(кгּК)	650÷850
9. Температура плавления, оС	1725
10. Плотность, кг/м3	2100÷2300

Свойства выделенного кремнеземного продукта в значительной мере определяются продолжительностью процесса. В частности, удельная поверхность и маслоемкость его уменьшается с увеличением продолжительности дозирования и имеет минимум при продолжительности дозирования 6 часов (рис. 19).

Зависимость изменения удельной поверхности и маслоемкости в указанном диапазоне продолжительности дозирования адекватно описываются эмпирическими уравнениями: Sуд = 427,4 – 160,7 + 23,32 – 1,093, М = 4,17 – 0,87 + 0,072, где: Sуд – удельная поверхность, м2/г М – маслоемкость, кг/кг,  – продолжительность дозирования, час. Некоторое увеличение поверхности и маслоемкости с увеличением продолжительности дозирования сверх 6-ти часов, возможно, объясняется механическим переизмельчением кремнезема.

1 - удельная поверхность; 2 – маслоемкость. Рис. 19. Зависимость удельной поверхности и маслоемкости аморфного кремнезема от продолжительности дозирования нефелина в кислоту.

Высокая дисперсность и маслоемкость этого продукта позволила предположить, что он будет эффективной маслоудерживающей добавкой для ВВ типа АС-ДТ. Проведены испытания, заключавшиеся в том, что готовились смеси обычной гранулированной аммиачной селитры (94-95%) и дизельного топлива или моторного масла (5-6%), к которым добавлялось определенное количество аморфного кремнезема с удельной поверхностью 110-120 м²/г. После тщательного перемешивания эти смеси загружались в вертикально установленные полиэтиленовые трубы диаметром 0,1 м и высотой 2 м. Днище труб было перфорировано и снабжено стоком для жидкого горючего, которое отбиралось в мерные цилиндры через каждые 24 часа в течение 8 суток. Результаты исследований с использованием минерального масла И-20 (рис. 20, 21) показали, что добавка 1% аморфного кремнезема гарантированно предотвращает стекание жидкого горючего. В случае применения в качестве жидкого горючего дизельного топлива характер кривых и значения равновесной концентрации не меняется, но отмечалось более быстрое, в 1,5-2 раза, ее достижение. На основе этих исследований были проведены полигонные, а затем промышленные испытания новой взрывчатой смеси [135-137], получившей название “Гранулит АК”(химический состав и физико-химические свойства которого представлены в табл. 10, 11). Аморфный кремнезем (АК) для испытаний нарабатывался на опытной установке “Глинозем”. Промышленные приемочные испытания проведены на рудниках “Кировогорский” и “Баумановский” ОАО “Олкон” и “Восточном” руднике ОАО “Апатит”.

С одержание SiO2 в смеси АС-ДТ, мас.%: 1 – 0; 2 – 0,2; 3 – 0,4; 4 – 0,6; 5 – 0,8; 6 – 1,0. Рис. 20. Зависимость содержания жидкого горючего в смеси АС-ДТ от продолжительности выдержки и содержания SiO2.	Рис. 21. Зависимость равновесного содержания жидкого горючего в смеси АС-ДТ от содержания SiO2.

Таблица 10.

Содержание компонентов в “Гранулит АК”

Наименование компонента	Значение, мас.%
1. Аммиачная селитра	94,0  2
2. Нефтепродукт	5,0  1
3. Аморфный кремнезем (ТУ 113-00-77-20-91)	1,0  0,1

Таблица 11.

Физико-химические и взрывные характеристики “Гранулит АК”

Наименование показателя	Значение
1. Теплота взрыва, МДж/кг (ккал/кг)	3,804 (910)
2. Удельный объем газообразных продуктов взрыва, л/кг	960
3. Кислородный баланс, %	+0,12
4. Тротиловый эквивалент по теплоте взрыва	0,9
5. Концентрация энергии, МДж/дм3 (ккал/дм3), при плотности 900 кг/м3	3,424 (819)
6. Плотность, кг/м3	900
7. Скорость детонации заряда в стальной трубе диаметром 145 мм, при толщине стенки 5 мм, плотностью 900 кг/м3, м/с	3700
8. Критический диаметр открытого заряда, при плотности 900 кг/м3, мм	200
9. Чувствительность к удару по ГОСТ 4545-80 нижний предел, мм частота взрывов в приборе N2, %	500 0
10. Чувствительность к трению на приборе К-44-3 нижний предел, МПа (кг/см2) частость взрывов при давлении прижатия 800 МПа (8000 кг/см2), % 700 МПа (7000 кг/см2), %	700(7000) 12 0

Всего за время испытаний было взорвано более 130 тонн “Гранулита АК”. Взрываемые блоки делились на два равных участка, один из которых заряжался “Гранулитом АК”, другой стандартным ВВ – “Граммонитом 79/21”, где 79 – содержание аммиачной селитры, 21 – содержание тротила. Результаты этих испытаний показали, что более безопасный и дешевый “Гранулит АК” не уступает штатному тротилсодержащему ВВ “Граммониту 79/21”, что послужило основой для разработки ТУ и другой технической документации необходимой для использования нового ВВ в промышленном масштабе.

Постановлением Госгортехнадзора России № 11-22/50 от 12.11.93 г. “Гранулит АК” был допущен к постоянному применению на горнодобывающих предприятиях страны.