Патент на изобретение №2180328

(54) ВЗРЫВЧАТЫЙ СОСТАВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к изготовлению промышленных взрывчатых составов на основе утилизируемых взрывчатых веществ. Согласно изобретению взрывчатое вещество включает в себя сенсибилизатор и водно-гелевую основу, содержащую окислитель, гелеобразователь, воду и водорастворимое органическое соединение. При этом сенсибилизатор представляет собой утилизируемые взрывчатые вещества, такие как твердые ракетные топлива, и/или пороха, и/или взрывчатые вещества с критическим диаметром детонации D_кp меньше 10 мм, гелеобразователь включает в себя загуститель, сшивающий агент. Дополнительно введена добавка, регулирующая скорость структурирования. Для регулирования скорости детонации ВВ в широких пределах дополнительно может вводиться энергетическая добавка в виде твердых ракетных топлив, порохов с критическим диаметром детонации D_кp больше 10 мм. Для обеспечения возможности регулирования энергии взрыва по глубине скважины дополнительно может вводиться диспергированный воздух или воздухосодержащие материалы, например стекло- и органосферы, или алюминиевая пудра. Изобретение направлено на создание водно-гелевого промышленного взрывчатого вещества, работоспособного в области положительных и отрицательных температур при расширенном ассортименте утилизируемых взрывчатых веществ. 3 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к изготовлению промышленных взрывчатых составов на основе утилизируемых взрывчатых веществ. Оно может быть использовано при утилизации зарядов ракетных двигателей (РД) из твердого ракетного топлива (ТРТ) или его фрагментов, самого ТРТ – в виде отходов или невозвратного брака при производстве зарядов, артиллерийских порохов и мощных взрывчатых веществ (МВВ), извлекаемых из боеприпасов или из Госрезерва, с обеспечением экологической безопасности процесса ликвидации и рационального использования ликвидируемых материалов. Кроме того, изобретение может быть использовано при горных разработках.

Существуют различные способы утилизации зарядов ТРТ из РД и порохов. Например, утилизация извлеченных из РД зарядов измельченного детонационноспособного смесевого твердого ракетного топлива (СТРТ) на основе перхлората аммония и октогена в экологически чистом водно-гелевом промышленном взрывчатом веществе (ВГПВВ) на основе аммиачной селитры – сборник докладов на 2-й Всероссийской конференции “Комплексная утилизация обычных видов боеприпасов”.- М.: ЦНИИНТИКПК, 1997, с.115.

Характерным признаком ВПТВВ является наличие в нем тонкодиспергированного по объему материала атмосферного воздуха, выполняющего роль сенсибилизатора.

Этот способ не решает всю проблему утилизации большой номенклатуры зарядов из ТРТ, пороков и МВВ потому, что простая замена в ВГПВВ детонационноспособного ТРТ на топливо любого типа, самостоятельно не способного к детонации, приводит к отрицательному результату. Кроме того, ВГПВВ неработоспособно в охлажденном состоянии в отрицательном диапазоне температур (от нуля до минус 40^oС) из-за уменьшения объема воздушных включений как за счет повышения плотности воздуха при снижении температуры, так и за счет увеличения его растворимости в воде, что особенно важно для российских условий, где преобладающими в течение года являются отрицательные температуры.

Замена диспергированного воздуха на микросферы любого типа (стекло- и органосферы) с заключенным в них воздухом не решает задачи.

Прототипом изобретения является взрывчатый состав, включающий в качестве сенсибилизатора утилизируемые взрывчатые вещества и водно-гелевую основу, содержащую окислитель, гелеобразователь, воду и водорастворимое органическое соединение (см. ТУ 84-7509509-91-95, ВГП-1, табл.1).

Недостатками прототипа являются неработоспособность при отрицательных температурах вследствие смерзания состава и ограниченный ассортимент утилизируемых взрывчатых веществ, сводящийся к смесевому ракетному твердому топливу (СРТТ).

В изобретении решена следующая техническая задача: работоспособность ВГПВВ в области положительных и отрицательных температур при расширенном ассортименте утилизируемых веществ.

Техническая задача решается во взрывчатом составе, включающем сенсибилизатор и водно-гелевую основу, содержащую окислитель, гелеобразователь, воду и водорастворимое органическое соединение. При этом сенсибилизатор представляет собой утилизируемые взрывчатые вещества, такие как твердые ракетные топлива, и/или пороха, и/или взрывчатые вещества с критическим диаметром детонации _кp<10 мм; окислитель – нитрат аммония или его смесь с нитратами натрия или кальция; гелеобразователь включает в себя загуститель – гуаровая смола, полиакриламид или карбоксиметилцеллюлоза, сшивающий агент – бораты, антимонаты или хроматы, водорастворимое органическое соединение – этиловый спирт или этиленгликоль; и дополнительно введена добавка, регулирующая скорость структурирования – карбонад натрия или органическая кислота при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Твердые ракетные топлива, и/или пороха, и/или взрывчатые вещества с критическим диаметром детонации D_кр<10 мм – 9,0 – 30
Нитрат аммония или его смесь с нитратами натрия или кальция – 50,0-70,0
Гуаровая смола, полиакриламид или карбоксиметилцеллюлоза – 0,02-1,5
Бораты, антимонаты или хроматы – 0,01-1,0
Карбонад натрия или органическая кислота – 0,02-0,1
Этиловый спирт или этиленгликоль – 0,5-5,0
Вода – 8,0-15,0
Для регулирования скорости детонации ВВ в широких пределах дополнительно вводится энергетическая добавка в виде твердых ракетных топлив, порохов с критическим диаметром детонации D_кр>10 мм в количестве до 30 мас.%.

Кроме того, для обеспечения возможности регулирования плотности состава и, вследствие этого, достижения возможности регулирования энергии взрыва по глубине скважины он может содержать диспергированнный воздух или воздухосодержащие материалы, например стекло- и органосферы, или алюминиевую пудру.

Конкретное соотношение компонентов устанавливается исходя из количества и типа утилизируемого материала с обеспечением кислородного баланса на уровне от минус – 0,8% до минус – 8% и экологически приемлемого состава продуктов взрывчатого превращения.

Ниже приведены результаты испытаний, имеющие обобщающий характер. Детонационноспособные ракетные топлива с D_кр>10 мм и недетонационноспособные ТРТ не обеспечивают работоспособность ВВ в диапазоне температур ниже 0^oС.

Введение в состав ВГПВВ в качестве сенсибилизатора детонационноспособного БРРТ с критическим диаметром детонации D_кр<10 мм вызывает детонацию ВГПВВ как в положительном, так и в отрицательном диапазоне температур, несмотря на наличие в нем диспергированного воздуха. При этом диаметр заряда ВГПВВ в области положительных температур снижается со 100 до 85 мм. В этом случае само баллиститное топливо выступает в роли и сенсибилизатора, и энергетической добавки. Скорость детонации регулируется и введением в состав ВВ диспергированного воздуха (табл. 2, вар.1).

Введение в состав ВГПВВ недетонационноспособного БТРТ приводит к отрицательному результату.

Пироксилиновый порох с D_кp<10 также является эффективным сенсибилизатором, допускающим введение в состав ВВ энергетической добавки в виде детонационноспособных ТРТ с D_кp>10 мм без ущерба к детонационнационной способности ВВ при отрицательных температурах. Введение в состав ВГПВВ диспергированного воздуха не отражается на детонационной способности ВВ при – 40^oС (вариант с крошкой пироксилинового пороха).

Изменение соотношения сенсибилизатор – энергетическая добавка (СТРТ) позволяет регулировать скорость детонации ВВ в широких пределах.

Данные таблиц показывают, что для утилизации твердых ракетных топлив, порохов и МВВ необходима водно-гелевая основа, являющаяся водно-гелевым взрывчатым веществом. Использование с водно-гелевой основой сенсибилизатора, такого как ТРТ, порох или взрывчатые вещества с критическим диаметром детонации D_кp<10 мм, позволяет получить ПВГВВ, работоспособное в широком температурном диапазоне до – 40^oС. Минимальное содержание указанных сенсибилизаторов в детонационной основе ВВ находится в пределах 10-15 мас.%. Это особенно наглядно иллюстрируется данными табл.4.

Согласно приведенным примерам в табл. 4 (вариант 1) ВГВВ, содержащее гексоген, надежно детонирует при минус 30^oС. Замена гексогена на октоген или на их смесь приводит к аналогичному эффекту.

Введение СТРТ в состав ВГВВ за счет окислителя независимо от детонационной способности топлива не отражается на детонационной способности ВВ. Само ВГВВ является мощным ВВ и может применяться самостоятельно.

Таким образом, использование в водно-гелевом промышленном взрывчатом веществе различных утилизируемых взрывчатых веществ позволяет получить следующие положительные эффекты:
– утилизация зарядов ракетных двигателей из СТРТ и БТРТ, порохов, МВВ любых типов наиболее экологически, экономически и технически рациональным методом, используя их в качестве энергетической или одновременно сенсибилизирующей добавки в водно-гелевых промышленных ВВ после измельчения зарядов твердых топлив и длиннотрубчатых порохов в крошку приемлемых размеров. При этом сохраняются все положительные качества водно-гелевых ВВ на основе аммиачной, натриевой и других селитр, их пожаро- и взрывозащищенность, водостойкость, экологическая чистота продуктов взрывчатого превращения;
– обеспечение температурного диапазона работоспособности ВВ в области отрицательных температур (до минус 40^oС);
– повышение плотности ВВ и тем самым повышение концентрации энергии в единице объема ВВ;
– регулирование скорости детонации ВВ за счет варьирования содержания утилизируемой энергетической добавки;
– регулирование концентрации энергии ВВ как за счет изменения скорости детонации так и плотности ВВ путем диспергирования в нем воздуха или введения в состав высокодисперсных сфер с заключенным в них воздухом, например стекло- и органосферы.

– снижение содержания вредных хлора, окиси углерода, окислов азота, сажи в продуктах взрывчатого превращения утилизируемых ТРТ, порохов и МВВ до экологически приемлемого уровня;
– регулирование скорости структурирования ВВ за счет изменения кислотности среды независимо от утилизируемых ТРТ, порохов и ВВ в качестве энергетической или сенсибилизирующей добавки в ВГПВВ.

Формула изобретения

1. Взрывчатый состав, включающий сенсибилизатор и водно-гелевую основу, содержащую окислитель, гелеобразователь, воду и водорастворимое органическое соединение, отличающийся тем, что он содержит в качестве сенсибилизатора утилизируемые взрывчатые вещества, такие как твердые ракетные топлива, и/или пороха, и/или взрывчатые вещества с критическим диаметром детонации D_кp меньше 10 мм, в качестве окислителя – нитрат аммония или его смесь с нитратами натрия или кальция, гелеобразователь, включающий в себя загуститель – гуаровую смолу, полиакриламид или карбоксиметилцеллюлозу, и сшивающий агент – бораты, антимонаты или хроматы, водорастворимое органическое соединение – этиловый спирт или этиленгликоль, и добавку, регулирующую скорость структурирования – карбонад натрия или органическую кислоту при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Твердые ракетные топлива, и/или пороха, и/или взрывчатые вещества с критическим диаметром детонации D_кp меньше 10 мм – 9,0 – 30
Нитрат аммония или его смесь с нитратами натрия или кальция – 50,0 – 70,0
Гуаровая смола, полиакриламид, или карбоксиметилцеллюлоза – 0,02 -1,5
Бораты, антимонаты или хроматы – 0,01 – 1,0
Карбонад натрия или органическая кислота – 0,02 – 0,1
Этиловый спирт или этиленгликоль – 0,5 – 5,0
Вода – 8,0-15,0
2. Взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно содержит энергетическую добавку в виде твердых ракетных топлив, порохов с критическим диаметром детонации D_кр больше 10 мм в количестве до 30 мас. %.

3. Взрывчатый состав по п. 1 или 2, отличающийся тем, что содержит диспергированный воздух или воздухосодержащие материалы, например, стекло- и органосферы, или алюминиевую пудру.

4. Взрывчатый состав по п. 1, отличающийся тем, что в качестве органической кислоты содержит уксусную кислоту.

РИСУНКИ