Пункт производства эмульсионных взрывчатых веществ

На современном этапе развития взрывных работ и взрывчатых материалов  наиболее эффективными по совокупности показателей, особенно при ведении БВР в обводненных массивах горных пород, являются взрывчатые вещества эмульсионного типа (ЭВВ), включая комбинированные системы в виде композиций ЭВВ и смеси  АСДТ (ANFO)  — ВВ типа «Эмулан» или «тяжелое ANFO».

Технические решения по созданию универсальных производств различных типов ЭВВ в едином технологическом комплексе в мировой практике известны и успешно эксплуатируются. Отличия таких производств от широко распространенных «наливных» систем состоят в расширении диапазонов изменения и регулирования рецептурного состава и технологических режимов изготовления эмульсии (матрицы) с применением автоматизированных компьютерных систем управления (КСУ), а также в оснащении производства дополнительными аппаратами, соответственно – операциями, сенсибилизации эмульсии, изготовления патронов и их упаковки в ящики.

Для реализации названных технических решений в России создана  технология производства  ЭВВ различных типов с различными типами зарядов из них в едином универсальном технологическом комплексе, который  назван для удобства представления в технической литературе – комплекс «САЯНИТ».

ЭВВ «САЯНИТ» представляют собой эмульсию типа «вода в масле», сенсибилизированную газификацией химическим способом с использованием газогенерирующей добавки (ГГД) на основе нитрита натрия или комбинированным способом с использованием ГГД и дополнительным введением гранулированной смеси типа Гранулит АСДТ (ANFO).

Особенность  технологии состоит в возможности выпуска в едином технологическом комплексе нескольких видов эмульсионных взрывчатых веществ:

Тип 1 —  неупакованные или «наливные» системы в виде полупродукта, подлежащего последующей сенсибилизации и заряжанию с помощью смесительно-зарядных машин (СЗМ) — эмульсионные ВВ, заряжаемые машинами (САЯНИТ-Н, САЯНИТ-НК);

Тип 2 — эмульсионные патроны малого диаметра (САЯНИТ-ПМ) — патроны диаметром 30-90 мм из эмульсии, сенсибилизированной газовыми включениями (химической газификацией или готовыми микросферами), и чувствительные к первичным средствам инициирования (СИ);

Тип 3 — эмульсионные патроны увеличенного диаметра (САЯНИТ-ПБ) — патроны диаметром 90-180 мм,  из сенсибилизированной эмульсии или из композиций типа «тяжелые ANFO».Эмульсионная матрица перед операциями охлаждения и

 Эмульсионная матрица перед операциями охлаждения и сенсибилизации 

 Характеристики ЭВВ в патронах в течение гарантийного срока хранения:  

-плотность – 1,1 -1,3 кг/дм3;

-критический диаметр детонации (dk) – не более 20 мм;

-скорость детонации (D) в зарядах диаметром 60 мм в оболочке из полимерной пленки – не менее 4500м/с;

-бризантность  (B) по обжатию свинцового столбика (по ГОСТ РФ) – не менее 16 мм;

-гарантийный срок хранения – не менее 180 дней (6 месяцев);

-консистенция – тестообразная масса, позволяющая формировать заряды заданной формы  (жгуты, колобки и др.) без оболочки. Консистенция сохраняется подобной самой себе в интервале температур от +50 до -40 ºС.

Вид продукции САЯНИТ-П (ø 90мм)

Специфика универсального производства и условия обеспечения высокого качества продукции.

Универсальное производство ЭВВ на начальных операциях приема сырья и изготовления эмульсии (эмульсионной матрицы) аналогично существующим в мировой практике и в РФ производствам ЭВВ в неупакованном виде.

Особенности предлагаемого производства и высокое качество продукции обеспечиваются:

— специальной рецептурой (составом) изготавливаемых ВВ;

—  комплектацией и конструктивными особенностями технологического оборудования (аппарат эмульгирования статического типа, эффективные установки охлаждения, расходомеры массовые и др.);

— строгим выбором и качеством сырья (технология адаптирована к сырью отечественного производства при условии обеспечения заданного уровня его качества);

— точностью дозировок всех компонентов (по массе);

— неукоснительным соблюдением технологических режимов на всех операция.

Управление технологическим процессом осуществляется с помощью компьютерной системы управления (КСУ), оснащенной наиболее эффективными на данном уровне развития техники приборами контроля параметров и исполнительными механизмами с блокировками по предельным значениям параметров.

В систему управления входит комплекс видеонаблюдения за основными операциями и дублирование показаний основных параметров в рабочих зонах с возможностью воздействия на регулирующие  и блокирующие устройства вручную.

ОХЛАЖДЕНИЕ эмульсии или готового ЭВВ до изготовления патронов осуществляется в  аппаратах-холодильниках различных типов:

— закрытых с прокачкой продукта под давлением и механическим перемешиванием;

— открытых с механическим лопастными или винтовыми (шнековыми) перемешивающими устройствами;

— ленточных (наиболее  безопасными и эффективными являются холодильники со стальными лентами).

Все аппараты оснащены теплообменными устройствами-рубашками которые обеспечивают задание и поддержание температуры перерабатываемого продукта на требуемом уровне.  Управление работой холодильников осуществляется общей КСУ с необходимым уровнем защиты и блокировок.

При производстве эмульсионных  ВВ в патронированном виде сенсибилизация эмульсии выполняется в условиях завода и может быть осуществлена по нескольким вариантам:

—          ХИМИЧЕСКИ  с введением ГГД в предварительно охлажденную до температуры 50-70ºС эмульсию;

—          ХИМИЧЕСКИ  с введением ГГД в эмульсию с температурой 80-90ºС без предварительного охлаждения исходной эмульсии, но с последующим охлаждением изготовленных патронов;

—          ФИЗИЧЕСКИ путем введения специальных полых микросфер из стекла, полимеров или вспученных горных пород (перлит, вермикулит и др.) с предварительным охлаждением эмульсии или последующим охлаждением готового ВВ;

— КОМБИНИРОВАННО путем последовательного введения микросфер и ГГД. В  варианте сенсибилизации комбинированным способом в качестве твердого носителя газовых включений может использоваться аммиачная селитра  гранулированная, преимущественно, пористая АС.

В соответствии с выбранным вариантом сенсибилизации задается тип и состав сенсибилизирующей добавки, а также комплектуется оборудование для реализации процесса. Следует отметить, что названные варианты сенсибилизации ЭВВ приемлемы для изготовления всех типов ЭВВ, подобных приведенным в таблице в начале настоящего предложения.

При химическом способе сенсибилизации жидкая композиция ГГД  с помощью насоса-дозатора с регулируемой производительностью подается в механический смеситель или смеситель-гомогенизатор пропорционально величине потока эмульсии. Качество получаемого ЭВВ однозначно определяется однородностью распределения ГГД и газовых включений, которые задаются составом ГГД, эффективностью перемешивания и температурой системы.

Особенности  сырьевого обеспечения предлагаемого производства ЭВВ

Предлагаемая технология адаптирована к применению для изготовления ЭВВ в качестве основных по содержанию компонентов (сырья) российского производства:

—          аммиачная селитра (АС) – технология позволяет использовать продукцию всех ведущих российских азотных заводов, выпускающих минеральные удобрения. АС может быть в гранулированном виде,  в кристаллическом состоянии, а также в виде концентрированного раствора (плава). Основное требование к АС —  минимально возможное содержание примесей  или квалификация  «чистая», что является наиболее предпочтительным;

—          нитрат натрия (селитра натриевая) и нитрит натрия могут использоваться от российских производителей (Березниковское АО «Азот» и др.). Основное требование по чистоте — аналогично требованиям к АС;

—          нефтепродукты как жидкие, так и твердые (парафины) могут быть применены от российских нефтеперерабатывающих заводов, но с уточнением соответствия требованиям качества и стабильности свойств по партиям (поставкам).  Возможен вариант закупки некоторых разновидностей парафинов по импорту.

Эмульгаторы являются критическими компонентами в составе ЭВВ. При незначительной концентрации в общем составе ЭВВ (1-1.5%) они обеспечивают качество эмульсии и стабильность ЭВВ при хранении.  На начальных стадиях запуска и эксплуатации производства ЭВВ эмульгаторы целесообразно закупать у иностранных производителей. В последующем возможна адаптация продукции российских производителей, но при строгом обеспечении качества.

Технологические добавки, вводимые в компоненты ЭВВ при их изготовлении в количестве десятых  долей процентов, должны удовлетворять основным требованиям качества и чистоты, что является главным критерием выбора поставщиков этих веществ. Конкретный перечень специальных добавок будет уточняться по номенклатуре выпускаемой продукции и выбору основного сырья.

Пористая аммиачная селитра (ПАС), необходимая для добавки в конечный состав ЭВВ, будет закупаться у производителей в России. Основными критериями выбора будут являться фактическая или эффективная пористость, совместимость эмульсионной матрицей и стабильность свойств при переработке. При изготовлении продукции в виде смесей ЭВВ и ANFO («Эмуланы» или «тяжелые ANFO») пористая АС российского производства может быть подвергнута дополнительной физико-химической обработке  для повышения совместимости с дизельным топливом и эмульсионной матрицей (эмульсией).

Производительность и исполнение завода

Потенциально возможная производительность завода определяется производительностью аппарата  эмульгирования (техническая производительность аппарата может быть до 300 кг/мин или 18 т/ч).

При производительности основного миксера – 200-250 кг/минуту по матрице и времени рабочего цикла – 6 часов в течение одной смены производительность может достигать 22 – 25 тысяч тонн продукта в год.

При необходимости этот объем может быть увеличен  раза за счет организации многосменной работы.

Фактическая производительность производства ЭВВ будет зависеть от конкретной номенклатуры выпускаемой продукции (см. табл.), комплектации оборудования, включая парк транспортных средств и СЗМ, а также  возможностей сбыта изготовленной продукции.