Разработка взрывчатых веществ с улучшенными экологическими свойствами на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов

Алишкин, Альберт Рифгатович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Разработка взрывчатых веществ с улучшенными экологическими свойствами на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Разработка взрывчатых веществ с улучшенными экологическими свойствами на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов"

На правах рукописи

АЛИШКИН Альберт Рифгатович

РАЗРАБОТКА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ КИСЛОТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФЕЛИНА И НЕФЕЛИНСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

Специальность: 25.00.36 - "Геоэкология"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Апатиты 2004

Работа выполнена в Институте химии и технологии редких элементов и

минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра Российской Академии Наук.

Ведущая организация: Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН

Защита состоится "22" октября 2004 г. в 16 часов на заседании диссертационного совета Д 002.105.01 при Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН по адресу: 184200, г. Апатиты, ул. Ферсмана, 26а, Академгородок.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева КНЦ РАН.

Автореферат разослан "22"_сентября 2004 г.

Научный руководитель: доктор технических наук

Виктор Иванович Захаров.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук доктор технических наук

Авсарагов Хаджимурат Борисович Липин Вадим Аполлонович

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н.

ШЯ-Ч 1ЧКМ

249604 7

Актуальность проблемы. Кольский полуостров, являющийся одним из наиболее развитых горно-промышленных центров России, одновременно относится к регионам с весьма неблагоприятной экологической обстановкой.

Горнодобывающая промышленность является крупнейшим потребителем взрывчатых веществ (ВВ). До начала экономического спада горные предприятия Мурманской области ежегодно потребляли около 100 тыс. тонн различных ВВ. Однако и сейчас, в связи с отработкой более бедных руд, потребление их снизилось незначительно.

Для уменьшения затрат на ВВ, а также снижения объемов перевозки взрывоопасных материалов на дальние расстояния и их хранения в горной промышленности осуществляется все больший переход на использование простейших ВВ, которые готовят непосредственно на местах потребления из отдельных более безопасных привозных ингредиентов, главными из которых являются соли азотной кислоты, продукты нефтепереработки и другие горючие материалы, а также порошкообразные металлические добавки (алюминий, ферросилиций). В качестве дополнительных компонентов в состав этих ВВ вводят вещества, улучшающие эксплуатационные характеристики ВВ.

Вместе с тем взрывная отбойка горных пород с использованием простейших ВВ связана с рядом экологически неблагоприятных факторов -вымыванием аммиачной селитры, приводящим к загрязнению рудничных вод азотными соединениями, а также газообразными продуктами взрыва - N0, N02, СО и др. Выброс вредных газообразных продуктов особенно возрастает при физической нестабильности ВВ, несоблюдении стехиометрического соотношения компонентов и неравномерного их распределения в структуре заряда.

В настоящее время ведутся обширные работы по совершенствованию как технологий производства, так и рецептурного состава таких ВВ. Однако анализ патентной и технической литературы показывает, что резервы для дальнейшего уменьшения их стоимости в значительной мере исчерпаны. Вместе с тем, по нашему мнению, все же имеется еще одно весьма перспективное направление снижения себестоимости отбойки горной массы, которое заключается в производстве на местах не только ВВ, но и ингредиентов, необходимых для их получения.

На экологическую обстановку на горнодобывающих предприятиях значительное влияние оказывает применение больших количеств взрывчатых веществ. Снижение отрицательного влияния горнодобывающей промышленности на.окружающую среду связано с повышением эффективности использования ВВ и зависит от более полного, комплексного использования минерального сырья.

Цель работы. Разработка экономичных и экологически более безопасных простейших взрывчатых веществ и других материалов и технологических методов их получения на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов.

Для достижения поставленной цели:

- рассчитаны энергетические и другие характеристики взрывчатых веществ (ВВ) на основе азотнокислых солей, получаемых при переработке нефелина;

-определены оптимальные составы взрывчатых смесей и изучены их

основные физико-химические свойства; -определена маслоемкость аморфного кремнезема и возможность

использования его в качестве маслоудерживающей добавки к сухим ВВ; -разработан метод получения высокоэффективного неорганического загустителя для ВВ, на основе кислотной переработки нефелина и нефелинсодержажих отходов; -исследовано поведение минерального масла в процессе кристаллизации аммиачной селитры из насыщенных горячих (90-105°С) ее растворов и разработана технология получения водосодержащих ВВ с пониженным содержанием тротила; -разработаны взрывчатые вещества с улучшенными экологическими свойствами на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов; -изучены вяжущие свойства кислых кремнегелевых составов и на их

основе разработаны составы для забойки скважин. Научная новизна.

1. На основании термодинамических расчетов и экспериментальных исследований разработаны взрывчатые вещества с улучшенными экологическими свойствами с использованием продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов;

2. Усовершенствована азотнокислотно-аммиачная технология переработки нефелина с получением смеси ЫН4Ы03 - ЫаЫ03 - КИ03, которая может быть использована для получения ВВ с повышенными энергетическими характеристиками. Установлено, что выделяющийся при аммиачной нейтрализации азотнокислого алюминия гель гидроксида алюминия может служить в качестве загущающего компонента водосодержащих ВВ.

3. Впервые изучено влияние карбамида на устойчивость кремнезолей и разработан метод стабилизации кремниевых загустителей в области рН 3-6, позволяющий повысить в 1,3-2,0 раза водоустойчивость ВВ, а также безопасность их использования.

4. Впервые исследовано поведение жидкого углеводородного горючего в процессе кристаллизации нитрата аммония из насыщенных горячих растворов. Установлено, что именно на стадии формирования первичных зародышей создаются условия, оказывающие решающее влияние на способность выделяющихся кристаллов аммиачной селитры прочно сорбировать значительное количество нефтепродуктов. Это позволило впервые разработать способ получения водосодержащих ВВ, в которых до

75% ядовитого и опасного в обращении тротила заменено на энергетически эквивалентное количество жидкого нефтепродукта. 5. Разработана программа расчета и выполнен термодинамический анализ, на основе которого определены детонационные характеристики взрывчатых веществ с использованием в качестве окислителей смесей А1(Ы03)з-9Н20 -Ре(Ы03)3-9Н20 - №Ж)3 - КЖ)3 - Са(Ы03)2 - 8Ю2; МЩОз - N¿N03 - КШ3 - Са(Ы03)2, получаемых при азотнокислотной переработке нефелина. Практическая значимость. Разработаны, испытаны и внедрены в промышленность новые экономичные и экологически более безопасные взрывчатые вещества на основе использования смесей азотнокислых солей, аморфного кремнезема и кремнеземсодержащих растворов, получаемых при кислотной переработке нефелина и нефелинсодержагцих отходов. За эти исследования соискатель в составе авторского коллектива удостоен премии Правительства РФ 'Тазработка и внедрение технологии ведения горных работ с использованием взрывчатых веществ на основе продуктов комплексной переработки минерального сырья".

Впервые предложен метод введения жидкого горючего в состав горячелыощихся ВВ, что позволило разработать и успешно испытать в промышленных условиях новое водосодержащее ВВ с пониженным (в 1,5-2 раза) содержанием тротила.

На основе проведенных исследований впервые разработаны:

- способ получения высокоэффективного кремниевого загустителя, позволивший в 1,3-2 раза повысить водоустойчивость горячелыощихся ВВ, а также безопасность применения;

- технология получения забоечных смесей с использованием кремнегелевого связующего.

Исследованы причины и выданы рекомендации по предотвращению нарушения физических свойств эмульсионного ВВ "Порэмит" при зарядке скважин пробуренных в апатито-нефелиновых рудах и породах, содержащих карбонаты щелочных металлов.

Методика исследований. В работе использованы методы термодинамического, химического, термографического, реологического, газового и др. видов анализа, методы определения физико-химических и взрывчатых характеристик ВВ.

Личный вклад диссертанта. Автор лично выполнил термодинамические и энергетические расчеты новых составов ВВ, участвовал на всех стадиях проведения лабораторных исследований, полигонных и промышленных испытаний новых ВВ и разработки необходимой технической документации.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на технических советах ОАО "Олкон", ОАО "Апатит", ОАО "Карельский окатыш", Научной конференции "Химия и химическая технология в освоении природных ресурсов Кольского полуострова" (Апатиты, 1998 г.), IV Международной конференции по буровзрывным работам

(Москва, 18-21.05.99 г.), Международной конференции "Экологические проблемы северных регионов и пути их решения" (31.08-3.09.2004 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 15 статей и тезисов докладов, получено 9 авторских свидетельств и патентов на изобретения.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и изложена на 197 машинописных страницах, включая 45 рисунков, 37 таблиц, списка использованной литературы (176) и приложений.

Автор считает своим долгом выразить благодарность сотрудникам Института химии и технологии редких элементов и минерального сырья КНЦ РАН, Горного института КНЦ РАН, НПО «Кристалл», ОАО «Апатит», ОАО «Олкон» и ОАО «Карельский окатыш» без активного участия которых невозможно было выполнить данную работу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и практическая значимость работы.

Глава I. Выполнен аналитический обзор методов получения и рецептур смесевых взрывчатых веществ местного приготовления. Показано, что ВВ оказывают отрицательное экологическое воздействие на окружающую среду, обусловленное образованием вредных газов при взрыве и загрязнением водоемов азотсодержащими соединениями, вследствие частичного рас^вбрения ВВ в скважинах. Основной причиной вредного воздействия смесевых ВВ на окружающую среду является их низкая физико-химическая стабильность. Дан анализ методов переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов с получением различных продуктов, которые могут быть использованы в качестве компонентов простейших взрывчатых веществ, позволяющих повысить их физико-химическую стабильность и снизить вредное влияние на окружающую среду.

Глава 2. Впервые разработана программа с использованием среды программирования Delphi 3.0, которая позволяет проводить расчеты энергетических характеристик взрывчатых смесей, сбор и обработку полученных данных, построение графических диаграмм зависимостей характеристик взрывчатых составов от содержания в составе различных компонентов. С использованием программы выполнены термодинамические расчеты основных характеристик смесевых взрывчатых веществ на основе продуктов переработки нефелина (рисЛ-4).

82 83 84 85 8,6 87 | Содержание окислителя, иге. ^

4,7 ¡¡¡2 £¡7 «¡6 ,¡1 1.6

, Сфдсржалфе ДГ, м,ас.% ,

13,3 11,8 10,3 8,8 7,4 5,9 4,4 Содержание алюминия, мос.%

82 83 84 8,5 86 87 ^Содертрние орнслит^ля, мас.%

4,7 5Д В т} т4

I Со^ерхыцс ДТ, И}С.% (

13Р 11,8 10,3 8,В 7,4 5,! 4,4 Содержав» даэиввм, кас.К

а.

3 о

1,3- теплота взрыва; 2,4 - объем газов; 1,2- данные автора; 3,4 - по литературным данным.

Рис. 1. Энергия и объем газов взрыва «Нитранита 1».

Рис. 2. Число Бертло (1) и условная

работоспособность (2) «Нитранита 1».

82 83 V, 8^5 8,6 8,7 'Содержание ориелт^ля, ыа<^%

83 8,4 8,5 8,6 8,7 , Содсцжжиз окислителя, шс.^*

13Д 11,8 8,8 7,4 ¡А 4,4

Содержание ыпоюошя юе.%

11 |Е 10,3 8,8 7.4 3,9 4,4 ЗДафхание алюкиния, ыас.%

1,3 -теплота взрыва; 2,4 - объем газов; Рис. 4. Число Бертло (1) и условная

1,2- данные автора; 3,4 - по литературным работоспособность (2) «Нитранита 2». данным.

Рис. 3. Энергия и объем газов взрыва «Нитранита 2».

Разработаны новые взрывчатые вещества "Нитранит-1" и "Нитранит-2" на основе смесей азотнокислых солей, получаемых при переработке нефелинсодержащего сырья, а так же показана возможность использования этих солей в качестве окислителей как простейших ВВ, так и ВВ заводского изготовления -"Порэмит", "Гранитол ВБ", "Акванал АРЗ-8Н".

Приведены результаты исследований по совершенствованию азотнокислотно-аммиачной технологии переработки нефелина с получением смеси, содержащей ЖЦКЮз, КаЖ)3, КЖ)3, которая может быть использована для производства ВВ с повышенными энергетическими характеристиками. Впервые установлено, что выделяющийся при аммиачной нейтрализации гель гидроксида алюминия может служить в качестве загущающего компонента водосодержащих ВВ.

Глава 3. Приведены результаты исследований по использованию различных кремнеземсодержащих продуктов, получаемых при кислотной переработке нефелинсодержащего сырья, в качестве компонентов простейших ВВ.

При кислотной обработке нефелина в раствор переходят не только кислоторастворимые элементы, но и кремнезем, который со временем полимеризуется с образованием нефильтруемой студнеобразной массы, отделить которую от раствора методами фильтрации невозможно. Это явление явилось одним из основных факторов, препятствующих освоению кислотных технологий нефелина. В Институте химии КНЦ РАН впервые разработан метод кислотного разложения нефелина, который позволил выделить кремнезем в виде отдельного продукта (аморфного кремнезема - АК), легко отделяемого от раствора фильтрованием. Физико-химические характеристики этого продукта приведены в таблице 1).

Высокие удельная поверхность и маслоемкость предопределили постановку исследований по использованию АК в качестве маслоудерживающей добавки в рецептурах простейших смесевых ВВ типа АС-ДТ. Установлено, что введение АК в количестве ~ 1,0% от массы заряда (рис. 5) позволяет полностью предотвратить стекание жидкого горючего в нижние слои заряда, что способствует повышению взрывчатых характеристик ВВ и снижению объема выделяющихся вредных газов.

На основе аморфного кремнезема из нефелина разработана рецептура нового ВВ, (химический состав и физико-химические свойства которого представлены в табл. 2, 3) - "Гранулит АК", который был допущен к постоянному применению на горнодобывающих предприятиях страны.

Таблица 1.

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, м*/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-ЮДб 1,1+2,3 1,4-2,2

-0,16-0,10 1,4-2,2

-0,10-0,063 5,5-8,3

-0,063-0,040 12,2-18,2

-0,040 63,2-71,4

8. Теплоемкость, Дж/кг-К 650-850

9. Температура плавления, °С 1725

10. Плотность, кг/м3 2100-2300

о <

ЙГ

о. 2 о

5 -

4 -

кг з -

§ о

"1-1-Г

3 4 5 Продолжительность, сутки

Содержание БЮг в смеси АС-ДТ, мас.%:1 - 0; 2 - 0,2; 3 - 0,4; 4 - 0,6; 5 - 0,8; 6-1,0. Рис. 5. Зависимость содержания жидкого горючего в смеси АС-ДТ от продолжительности выдержки и содержания БЮ2.

Таблица 2.

Содержание компонентов в "Гранулит АК"_

Наименование компонента Значение, %

1. Аммиачная селитра 94,0 ±2

2. Нефтепродукт 5,0 ±1

3. Аморфный кремнезем (ТУ 113-00-77-20-91) 1,0 ±0,1

Физико-химические и взрывные характеристики "Г Таблица 3. эанулит 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 1,5 кг/дм3, км/с 3700

8. Критический диаметр открытого заряда, при плотности 0,9г/см3 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-Ш нижний предел, МПа (кг/см2) частость взрывов при давлении прижатия 800 МПа (8000 кг/см2), % 700 МПа (7000 кг/см2), % 700(7000) 12 0

При обработке нефелина разбавленными кислотами (10 -15%) получают растворы, содержащие до 60 г/л ЗЮ2 в растворенном и коллоидном виде. Аналогичные растворы могут быть получены и из некоторых других видов сырья - эвдиалита, белитового шлама от щелочной переработки нефелина, силикатных шламов металлургических производств и силиката натрия (жидкого стекла). Специфические свойства кремнеземсодержащих растворов (склонность к полимеризации, тиксотропия и др.) предопределили постановку исследований по использованию их в качестве загустителей водосодержащих взрывчатых веществ типа Акватол. Выполненные исследования показали, что кремниевый загуститель обладает рядом преимуществ по сравнению с применявшимися ранее

дорогостоящими органическими загустителями - полиакриламидом (ПАА) и натриевой солью карбоксиметилцеллюлозы (Ка-КМЦ). В частности, использование кремниевого загустителя позволяет существенно повысить водоустойчивость зарядов ВВ (таблица 4), что снижает степень загрязнения водоемов азотсодержащими соединениями вследствие частичного растворейия ВВ в скважинах. Кроме того, применение кремниевого загустителя обеспечивает-более равномерное распределение тротила, способствует повышению термической стабильности ВВ и снижению выброса вредных газов. На основе кремниевого загустителя разработано новое ВВ "Акватол Т-20ГК", химический состав и физико-химические свойства которого представлены в табл. 5, б, в том. числе для отбойки сульфидсодержащих руд и пород (загуститель на жидком4 стекле), который допущен к постоянному применению ГосгортехнадзоромРФ.

Таблица 4.

Водоустойчивость образцов аммиачной селитры_

№ п/п Состав образца Содержание загустителя, мас.% Степень выщелачивания, мас.%

1 Аммиачная селитра - вода - 82,3

2 Аммиачная селитра -гель полиакрил амида 0,25* 38,9

3 Аммиачная селитра -жидкостекольный гель 0,25** 29,1

4 Аммиачная селитра - нефелиновый гель 0,25** 25,7

5 Аммиачная селитра -жидкостекольный гель 0,5** 20,7

6 Аммиачная селитра - нефелиновый гель 0,5** 15,6

* - содержание ПАА (100%-ного);

** - содержание 8Ю2.

Таблица 5.

Содержание компонентов в "Акватоле Т-20ГК"_

Наименование компонента Значение, %

1. Аммиачная селитра 71,0 ±3

2. Гранулотол 20,0 + 3

3. Раствор загустителя 9,0 ±1

Таблица 6.

Физико-химические и взрывные характеристики "Акватола Т-20ГК"

Наименование показателя Значение

1. Теплота взрыва, МДж/кг (ккал/кг) 4,058 (970)

2. Удельный объем газообразных продуктов взрыва, л/кг 950

3. Кислородный баланс, % +0,5

4. Тротиловый эквивалент по теплоте взрыва 0,97

5. Концентрация энергии, МДж/дм3 (ккал/дм""), при плотности 1450 кг/м3 6,087 (1455)

6. Плотность, кг/м3 1450-1550

7. Скорость детонации заряда 4,9-5,1

8. Критический диаметр заряда в стальной оболочке, при плотности 1,5 кг/дм3, мм 80

9. Чувствительность к удару по ГОСТ 454580, раздел I: нижний предел, мм частотность взрывов в приборе № 2 500 0

10. Чувствительность к трению на приборе К-44-Ш: нижний предел, МПа (кгс/см2) частотность взрывов при давлении прижатия 600 МПа (6000 кгс/см2), % 700 МПа (7000 кгс/см2), % 550/5500 4 12

Специфической особенностью кремниевого загустителя является его склонность к быстрому гелеобразованию в области рН 3-6. В соответствии с требованиями по термохимической безопасности при отбойке сульфидсодержащих руд и пород рН загустителя (на жидком стекле) должен составлять 4,8-5,6. А быстрая желатинизация жидкостекольного кремнегеля, когда часть кремнезема выпадает в виде хлопьеобразных осадков и практически не участвует в процессах загущения, обуславливает низкие показатели его загущающей способности. В связи с этим возникла необходимость в разработке метода стабилизации загустителя в вышеуказанном интервале рН. В качестве объекта исследований был выбран карбамид (мочевина). Наличие в составе карбамида сразу двух электроотрицательных атомов (кислорода и азота) позволяло предположить, что он способен к взаимодействию с частицами растворенного кремнезема посредством образования водородных связей. Такое взаимодействие должно привести к образованию защитной оболочки вокруг частицы кремнезема, которая будет препятствовать агрегации частиц кремнезема

с образованием геля. Выполненные исследования показали, что карбамид оказывает существенное влияние на скорость полимеризации кремнезема. По мере увеличения его содержания относительная скорость полимеризации кремнезема непрерывно уменьшается. Установлено, что при содержании в загустителе 22,5±5% карбамвда и 4-8% кремнезема водоустойчивость образцов возрастает в 1,3-5-2 раза по сравнению с водоустойчивостью образцов, не содержавших карбамида при концентрации БЮг в загустителе б% (табл. 7). Кроме того, введение карбамида повышает термохимическую стабильность ВВ в сульфидсодержащих рудах и породах.

Таблица 7.

Удельная скорость растворения образцов окислителей от вида загустителя

№ п/п Характеристика загустителя (окислителя) Скорость растворения, кг/мин • м2

1 3%ПАА 0,513

2 10%КМЦ 0,441

3 6% БЮ2 0,391

4 6% БЮ2 (1,0% мочевины) 0,302

5 6% БЮг, (2,0% мочевины) 0,264

Глава 4. Одним из возможных направлений по снижению содержания вредного и опасного в обращении тротила в составе водосодержащих взрывчатых веществ типа Акватол является частичная или полная его замена на жидкое горючее (минеральное масло). Выполненные расчеты взрывчатых характеристик водосодержащих ВВ, содержащих различное количество тротила и масла, показали, что при замене 2/3 от исходного количества тротила на масло теплота взрыва (<3) снижается не более чем на 8,6%, при этом увеличивается на 5,9% объем выделившихся газов (V). Эффективность действия взрыва, определенная как произведение Бертло (С^-У), при замене тротила на масло изменяется очень незначительно, поэтому практически не меняется и работоспособность ВВ. Следовательно, применение водосодержащих взрывчатых смесей, в которых часть горючего, представленного тротилом, заменена маслом, может обеспечить необходимое качество дробления горных пород с меньшими затратами. Однако, до последнего времени методов, позволяющих ввести в водосодержащие ВВ масло, за исключением методов эмульгирования, разработано не было. Попытки, сделанные ранее, ввести жидкое горючее в горячие концентрированные растворы аммиачной селитры путем предварительного нанесения его на твердые маслоудерживающие добавки - вспученный гидрофобизированный вермикулит, а также аморфный кремнезем, белую сажу, молотый шамот и др., также не привели к успеху, т.к. и эти частицы не удавалось равномерно распределить по объему заряда. В этой связи нами была поставлена задача разработки простого и надежного метода равномерного и стабильного распределения жидкого горючего в кристаллизующихся концентрированных растворах аммиачной селитры. Для

этого было исследовано поведение масла в процессе кристаллизации нитрата аммония из насыщенных водных растворов. Минеральное масло в количестве 3 мас.%* вводили при перемешивании в насыщенные водные растворы, содержавшие 90 и 85 мас.% нитрата аммония, температура начала кристаллизации которых составляла 95 и 75°С соответственно, полученную суспензию охлаждали. Равномерность распределения масла оценивали по коэффициенту распределения, который рассчитывали как отношение содержания масла в верхней и нижней части цилиндрического образца, отлитого из плава селитры. В таблице 8 приведены данные этих экспериментов.

Таблица 8.

Температура Температура Температура Наличие или

№ начала введения окончания Коэф-циет отсутствие масла

п/п крист-ции, масла, смешения, распр-ния на поверхности

°С °С °С (ДТ0И) образца

1 95 97 95 (0) 20,7 Наличие

2 95 96 91(4) 1,15 Следы

3 95 96 90(5) 1,02 Отсутствие

4 95 95 87 (8) 1,01 Отсутствие

5 95 93 84(11) 1,40 Следы

6 95 90 85 (10) 3,70 Наличие

7 95 88 85(10) 10,05 Наличие

8 75 78 73(2) 3,80 Наличие

9 75 77 70(5) 1,05 Отсутствие

10 75 76 68 (7) 1,03 Отсутствие

11 75 75 67(8) 1,02 Отсутствие

12 75 74 70(5) 1,15 Следы

13 75 70 66 (9) 3,50 Наличие

Данные таблицы 8 однозначно свидетельствуют о том, что температурный режим введения масла в раствор нитрата аммония оказывает определяющее влияние на полноту поглощения и равномерность объемного распределения масла, и полностью подтвердили предположение о возможности сорбции жидкого нефтепродукта на поверхности частиц аммиачной селитры, образующихся при кристаллизации ее из горячих насыщенных растворов. На рис. 6 приведены микрофотографии закристаллизовавшихся капель раствора нитрата аммония без и в присутствии масла, сделанные с использованием различных светофильтров. Масло вводили как в оптимальном температурном режиме, так и при его несоблюдении. При кристаллизации из чистого раствора нитрат аммония выделяется в виде характерных игольчатых призм (рис. б, А). Присутствие масла видоизменяет форму кристаллов: они становятся округлыми. Причем, когда масло введено в оптимальном температурном режиме, то, как отчетливо видно на микрофотографии (рис. 6, В), оно адсорбируется на поверхности кристаллов,

* - что позволяет снизить до 10% содержание тротила в Акватолах

покрывая тонким слоем практически каждую частицу нитрата аммония. Если температурный режим не соблюден, то на снимке явно видно отсутствие масла на

ABC А - нитрат аммония;

В - нитрат аммония с маслом, введенным в оптимальном режиме; С - нитрат аммония с маслом при нарушении режима введения. Увеличение -150 раз.

Рис. 6. Микрофотографии образцов

На рисунке 7 приведена фотография разреза отливки диаметром 200 мм, изготовленной в оптимальном режиме. На фотографии видно, что как в

Рис. 7. Фотография поперечного среза образца диаметром 200 мм

На основании проведенных исследований разработан новый состав водосодержащего ВВ "Акватол Т-8М". Успешно проведены его промышленные испытания на ОАО "Олкон", "Апатит" и "Карельский окатыш" в объеме более двух тысяч тонн. Состав и физико-химические характеристики "Акватол Т-8М" приведены в табл. 9,10.

Таблица 9.

Содержание компонентов в "Акватоле Т-8М"_

- 1 . Наименование компонента Значение, мае. %

1. Аммиачная селитра 80,1 ±3

2. Гранулотол 8,0 ±3

3. Нефтепродукт 2,9 ±0,9

4. Раствор загустителя 9,0 ±2

Таблица 10.

Физико-химические и взрывные характеристики "Акватола Т-8М"

Наименование показателя Значение

1. Теплота взрыва, МДж/кг (ккал/кг) 3,771 (900)

2. Удельный объем газообразных продуктов взрыва, л/кг 963

3. Кислородный баланс, % +0,046

4. Тротиловый эквивалент по теплоте взрыва 0,90

5. Концентрация энергии, МДж/дм3 (ккал/дм3), при плотности 1450 кг/м3 5,47 (1305)

б. Плотность, кг/м3 1450-1550

7. Скорость детонации заряда в стальной трубе диаметром 145 мм, при толщине стенки 5 мм, плотностью 1,5 кг/дм3, км/с 4,3 - 5,1

8. Критический диаметр заряда, мм: - в плотной оболочке (стальная труба, гранит) - в бумажной оболочке 80 120

9. Водоустойчивость в непроточной воде при заряжании под столб воды (потери аммиачной селитры), %, не более 12

10. Термохимическая стабильность в присутствии сульфидных включений, ч., не менее 15

Дополнительно на основе стабилизированного кремниевого загустителя разработаны рецептура и метод получения - "Акватол ТМ", его состав указан в таблице 11.

Таблица 11.

Состав взрывчатого вещества "Акватол ТМ"

Наименование компонентов Содержание, %

1. Аммиачная селитра 72,65-82,35

2. Нефтепродукт 0,75-3,25

3. Гранулотол 7-17

4. Золь кремниевый модифицированный 9,0 ± 2,0

Глава 5. Эффективность взрывной отбойки горных пород в значительной мере повышается при забойке устья скважин. Забойка - процесс заполнения инертным материалом верхней части зарядной скважины для изоляции заряда ВВ. Обосновано использование кислых кремнегелевых композиций, полученных при кислотной переработке нефелина, в качестве вяжущих при получении составов для забойки скважин. В составах забойки, кроме связующего в качестве основных составляющих применяют смесь мелкого щебня и песка. Для ОАО «Апатит» в качестве таких заполнителей наибольший интерес представляет буровая мелочь, хвосты апатитовой флотации (ХАФ) и мелкие уртитовые отсевы щебеночного производства. Отличительной особенностью этих отходов от обычного песка и щебня является то, что основным минеральным компонентом их является химически активный нефелин. Поэтому можно было предположить, что, взаимодействуя с кислыми кремнегелями, нефелинсодержащие заполнители, будут увеличивать физическую прочность забойки. Для этого было изучено влияние различных факторов на скорость схватывания и прочность образцов, полученных на нефелиновых гелях. Установлено, что скорость схватывания смесей нефелинового концентрата или ХАФ с гелем при объемном соотношении 1:1,5 увеличивается с увеличением концентрации серной кислоты, использованной для вскрытия нефелина (рис. 8).

На время схватывания смесей значительное влияние оказывает рН геля, так наименьшую склонность к полимеризации имеют смеси при рН = 1,3-1,7. Отклонение от этой величины в ту или другую сторону увеличивает склонность к полимеризации. Температура приготовления смеси также оказывает значительное влияние на полимеризацию. Уменьшение температуры смеси ниже 5°С приводит к резкому снижению скорости полимеризации. Прочность (давление разрушения) забоечных составов повышается при увеличении содержания нефелинового заполнителя и достигает 5,2 кГ/см2 при соотношении нефелин:гель - 1,5:1. Прочность увеличивается также в процессе выдержки от 1 до 5 суток с 3 до 7,2 кГ/см2. Проведенные исследования позволили определить оптимальные соотношения геля, ХАФ и буровой мелочи (таблица 12).

Концентрация серной кислоты, мае. %

Рис. 8. Зависимость времени схватывания от концентрации серной кислоты, использованной для вскрытия нефелина.

Таблица 12.

На 100 л забойки

Компонент Требуемый насыпной объем, м3 Требуемая масса, т Физический объем в скважине, V, м3 (%)

Гель 0,0300 0,0345 0,0300 (30,0)

ХАФ 0,0451 0,0631 0,0234 (23,4)

Уртитовые отсевы 0,0868 0,1259 0,0466 (46,6)

Кислые компоненты, содержащиеся в забоечной смеси, вступают также во взаимодействие с нефелином, содержащимся в стенках скважин пробуренных в апатито-нефелиновых рудах. Прочность сцепления смеси с поверхностью апатито-нефелиновой руды в 2,5-4,5 раза выше, чем с поверхностью инертных пород. Установлено, что забоечный состав можно получить непосредственно путем взаимодействия уртитовых отсевов с кислотой, минуя стадию получения

кремниевого золя, а дополнительное введение нефелина приводит к увеличению прочности образцов в 1,6-2 раза.

Глава 6. При взрывной отбойке апатито-нефелиновых руд эмульсионным ВВ ("Порэмит") наблюдались случаи вспенивания этого состава с резким увеличением объема, вплоть до вытекания его из скважин. С целью установления причины изменения физико-химических свойств (вспенивания) было исследовано влияние концентрации растворов газогенерирующей добавки, расхода, температуры смешения и времени дозирования на объем и плотность эмульсии, и взаимодействие эмульсии с различными минералами, содержащимися в апатито-нефелиновых рудах. Результаты исследований представлены на рис. 9. Установлено, что вспенивание "Порэмита" вследствие нарушения технологических режимов его газификации нитритом натрия маловероятно, т.к. даже при грубейшем несоблюдении параметров процесса: увеличении концентрации его в девять раз (кривая 1), расхода №N02 в два раза (кривая 2), времени дозирования в 2 раза (кривая 3) и повышении температуры на 15°С (кривая 4) объем "Порэмита" увеличивается не более чем на 40%. Также установлено, что основные породообразующие минералы апатито-нефелиновых руд, не содержащие газообразующих анионов, с "Порэмитом" не взаимодействуют. Основной причиной вспенивания "Порэмита" является взаимодействие его с карбонатами щелочных элементов, содержащихся в апатито-нефелиновых рудах и вскрышных породах. Теоретически 1 кг натрита (Ка2СОз) или термонатрита (Ыа2С03-Н20) при взаимодействии с аммиачной селитрой может выделять до 224 литров С02. Термодинамические расчеты показывают, что обменная реакция между карбонатами щелочных элементов и аммиачной селитрой протекает с поглощением тепла. Поэтому с точки зрения штатного повышения температуры и возгорания опасности не представляют. Однако газовыделение "Порэмита" при взаимодействии его с щелочными карбонатами может привести к снижению детонационных характеристик и даже отказам при взрывах. Содержащийся в рудах виллиомит (ТЧаБ) способствует расслаиванию эмульсии и, как следствие, также может привести к ухудшению детонационных характеристик "Порэмита" и отказам, т.к. 0,2-0,4 кг ЫаР способно расслоить до 100 кг эмульсии. Влияние карбонатов и виллиомита в наибольшей степени должно отрицательно сказываться при зарядке сухих скважин, особенно в случае их одновременного присутствия.

и к

сз

ё а

Г) О. О

с л

Й о

1400 Ч

1300

1200 -

1100 -

1000 -

900 -

800

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Концентрация ЫаЖ>2, мас.% (кривая 1)

1-1-1-1-Г~

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20

Содержание №N02, мас.% (кривая 2)

г 20

10 20

70 80

100 110

30 40 50 60 - " 90 Время дозирования На№)2, с (кривая 3)

120

г 40

-,-,-

50 60 70 80 Температура, °С (кривая 4)

Рис. 9. Зависимость плотности порэмита от концентрации раствора №N02, процентного содержания ЫаЫОгВ ВВ, времени дозирования №Ж>2 и температуры.

Выводы

1. Разработаны экономичные и экологически более безопасные простейшие взрывчатые вещества и технологические методы их получения на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов.

2. Разработана программа и выполнены термодинамические расчеты, позволившие определить детонационные и др. характеристики различных взрывчатых веществ.

3. Исследована и показана возможность использования смесей азотнокислых солей из нефелина в различных рецептурах простейших ВВ:

- кристаллическая смесь солей, содержащая, мас.%: А1(М03)3-9Н20 - 74-84; ЫаЖ)3 - 10-13; К>Ю3 - 2-5; Ре(]>Ю3)3-9Н20 - 3,5-4,5; Са(Ы03)2-4Н20 - 0,5-3,5, - в составе ВВ "Нитранит-1", содержащем также 8% порошка алюминия и 6 % дизельного топлива;

- смесь солей, полученная обработкой нефелина азотной кислотой с последующей сушкой продуктов реакции при 110-125°С, содержащая 15-16% аморфного БЮг, - в составе ВВ "Нитранит-2";

- смесь нитратов натрия (65-75%) и калия (25-35%) - в составе ВВ "Порэмит", "Гранитол ВБ", "Акванал АРЗ-8Н".

Проведенные испытания показали, что все указанные смеси солей из нефелина могут быть использованы в качестве эффективных окислителей в рецептурах простейших ВВ различного назначения.

4. Проведены исследования по совершенствованию азотнокислотно-аммиачной технологии переработки нефелина применительно к получению комплексного окислителя, содержащего ЭДН^ИОз, ЫаЖ)3, К№)3, который может быть использован для производства ВВ с повышенными энергетическими характеристиками. Установлено, что выделяющийся при аммиачной нейтрализации азотнокислого алюминия гель гидроксида алюминия может служить в качестве загущающего компонента водосодержащих ВВ.

5. Показана возможность использования мелкодисперсного аморфного кремнезема (АК), полученного при кислотной переработке нефелина, в качестве высокоэффективной маслоудерживающей добавки в составе сухих ВВ типа АС-ДТ (аммиачная селитра - дизельное топливо). Установлено, что введение АК в количестве ~ 1,0% от массы заряда позволяет равномерно распределить горючее по высоте заряда и полностью предотвратить стекание топлива, что способствует повышению взрывчатых характеристик ВВ и снижению объема выделяющихся вредных газов. На основе этой добавки разработано новое ВВ "Гранулит АК", он допущен к постоянному применению Госгортехнадзором РФ.

6. Впервые показана возможность использования кремниевых золь-гелей в качестве эффективного загустителя водосодержащих ВВ. Кремниевый загуститель имеет следующие преимущества:

- прост в изготовлении и более чем на два порядка дешевле органических загустителей;

- не деструктурирует в горячих растворах аммиачной селитры и поэтому более устойчив в обводненных скважинах;

- полностью предотвращает расслаивание компонентов ВВ, что, наряду с повышением взрывчатых характеристик ВВ, позволяющих расширить сетку буровых скважин, приводит к значительному снижению объема выделяющихся при взрыве вредных газов.

На основе кремниевого загустителя разработано новое ВВ "Акватол Т-20ГК": для отбойки безсульфидных руд и пород применяют нефелиновый загуститель, для отбойки сульфидсодержащих руд - загуститель на жидком стекле. "Акватол Т-20ГК" допущен к постоянному применению Госгортехнадзором РФ.

7. Исследована и установлена возможность стабилизации жидкостекольного загустителя в области pH З-б путем введения карбамида, что позволяет в 1,3-2 раза повысить водоустойчивость ВВ, а также безопасность их использования.

8. Впервые исследовано поведение жидкого углеводородного горючего в процессе кристаллизации нитрата аммония из насыщенных горячих растворов. Установлено, что именно на стадии формирования первичных зародышей создаются условия, оказывающие решающее влияние на способность выделяющихся кристаллов аммиачной селитры прочно сорбировать значительное количество нефтепродуктов. Это позволило впервые разработать способ получения водосодержащих ВВ, в которых до 75% ядовитого и опасного в обращении тротила заменено на энергетически эквивалентное количество жидкого нефтепродукта.

На основании проведенных исследований разработан новый состав водосодержащего ВВ "Акватол Т-8М". Проведены его промышленные испытания на ОАО "Олкон", ОАО "Апатит" и ОАО "Карельский окатыш" в объеме более двух тысяч тонн.

9. Установлено, что кислые кремнегелевые композиции на основе кислотного вскрытия нефелина могут быть использованы в качестве вяжущего при получении составов для забойки скважин. Разработаны оптимальные рецептуры этих составов.

10. Установлены причины нарушения физических свойств эмульсионного ВВ "Порэмит", применяемого на ОАО «Апатит»: вспенивание ВВ обусловлено взаимодействием карбонатов щелочных элементов, содержащихся в апатито-нефелиновых рудах, а расслоение - наличием виллиомита (NaF).

Основные положения диссертации отражены в публикациях: 1. Захаров В.И., Калинников В.Т., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р., Зотов A.B., Васильева Н.Я., Алексеев А.И. Химико-технологические основы комплексной переработки и использования щелочных алюмосиликатов. Материалы юбилейной научн. сессии 22-24.09.98. - Апатиты,: Изд. КНЦ РАН, 1998, с. 12.

2. Захаров В.И., Алишкин А.Р., Матвеев В.И., Майоров Д.В., Вяткин Н.Л., Почекутов В.И., Вяткин М.Н., Красовский Д.Р. Золь-гель кремниевой кислоты - неорганический загуститель для промышленных взрывчатых веществ. / Химия и химическая технология в освоении природных ресурсов Кольского полуострова.//Тезисы докл. научн. конф. 22-24.09.98. - Апатиты,: Изд. КНЦ РАН, с. 145.

3. Захаров В.И., Алишкин А.Р., Матвеев В.И., Майоров Д.В., Вяткин Н.Л., Почекутов В.И., Красовский Д.Р. Стабилизирующая добавка для взрывчатых веществ./Там же. с. 148.

4. Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р., Вяткин Н.Л., Почекутов В.И., Вяткин М.Н., Красовский Д.Р. Новое промышленное водоустойчивое водосодержащее взрывчатое вещество "Акватол Т-8М"./Там же. с. 149.

5. Алишкин А.Р., Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В. Технология забойки буровых скважин на основе твердеющего кремнезоля. / Экологические проблемы северных регионов и пути их решения. Часть 2.// Материалы международной конференции 31.08-3.09.2004. -Апатиты,: Изд. КНЦ РАН, с. 100.

6. Алишкин А.Р., Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В. О причинах вспенивания «Порэмита» при проведении буро-взрывных работ в условиях рудников ОАО «Апатит»./ Там же. с. 101.

7. Захаров В.И., Матвеев В.А., Алишкин А.Р., Майоров Д.В., Красовский Д.Р., Васильева Н.Л., Алексеев А.И. Нефелин как источник получения компонентов простейших взрывчатых веществ для горнодобывающей промышленности. / Комплексная переработка хибинских апатито-нефелиновых руд. // - Апатиты,: Изд. КНЦ РАН, 1999. с.-61.

8. Матвеев В.А., Калинников В.Т., Захаров В.И., Майоров Д.В., Алишкин А.Р. и др. Азотнокислотно-аммиачная технология получения на основе нефелина комплексного окислителя для взрывчатых веществ. / Там же, с.-69.

9. Матвеев В.А., Майоров Д.В., Захаров В.И., Алишкин А.Р. и др. Разработка новых составов водосодержащик взрывчатых веществ с пониженным содержанием тротила. / Там же, с-73.

10. Зотов A.B., Алишкин А.Р., Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Доильницын В.М., Листопад Г.Г. Твердеющий забоечный состав на основе кремнегелей. / Там же, с.-80.

11. Почекутов В.И., Шаповал B.C., Сапронов Е.М., Вяткина H.A., Красовский Д.Р., Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р, / Разработка новых составов и методов получения взрывчатых веществ на основе нитрата аммония. // Сб. докл. IV Международной конференции по буровзрывным работам. 18-21.05.99. М., 1999. с. 88.

12. Матвеев В.А., Майоров Д.В., Захаров В.И., Алишкин А.Р. и др. Разработка новых составов взрывчатых веществ для горной промышленности. / "Горная промышленность", - М. - 1999, № 4, с. 49.

13. Алшпкин А.Р., Майоров Д.В., Захаров В.И., Матвеев В.А., Алшпкина Е.А. Разработка новых составов взрывчатых веществ местного изготовления на основе комплексной переработки силикатного сырья // Вестник Казанского технологического университета. -Изд-во КГТУ, Казань, 2001. № 2.-е. 133-136.

14. В.А.Матвеев, Д.В.Майоров, В.И.Захаров, А.Р.Алшпкин. Исследование адсорбции жидких нефтепродуктов на частицах нитрата аммония в процессе кристаллизации его го растворов. Тез.докл. Международной научной конф. "Кристаллизация в наносистемах" 10-12 сентября 2002. Иваново. 2002. с. 128.

15. В.И. Захаров, В.Т. Калинников, В.А. Матвеев, Д.В. Майоров, А.Р. Алшпкин. О перспективах использования нефелиновой составляющей апатито-нефелиновых руд Кольского полуострова. Сб.мат. конференции "Новые достижения в химии и технологии материалов". 28-31 октября 2002. Санкт-Петербург. с. 20-26.

16. A.c. 298693 СССР. Без названия.//А.Р.Алишкин, Е.А.Деев, В.И.Захаров и др. 1988. НП.

17. Пат. № 1762528 РФ. МКИ С06В Способ получения кремнезема для взрывчатых веществ / Алшпкин А.Р., Захаров В.И., Матвеев В.А. и др.; Кольск. научн..центра РАН. Б.И. № 34.. 1992.

18. Пат. № 1631939 РФ. МКИ С06В. Взрывчатое вещество / Захаров В.И., Подозерский Д.С., Деев Е.А., Алшпкин А.Р. и др.; Горн, ин-т Кольск. науч. центра РАН. Б.И. № 33. 2000.

19. Пат. 2103247 РФ. МКИ С06В 25/20. Способ получения взрывчатого вещества. Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р., Вяткин H.JL, Вяткин М.Н. Б.И. № 3, 1998.

20. Пат. 2100331 РФ. МКИ С06В 21/00. Способ получения водосодержащего взрывчатого вещества. Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р. и др. Б.И. № 36. 1997.

21. Пат. 2118306 РФ. МКИ С06В 31/28 21/00. Способ получения водосодержащего взрывчатого вещества. Матвеев В.А., Захаров В.И., Калинников В.Т., Майоров Д.В., Алишкин А.Р., Вяткин Н.Л., Вяткин М.Н. Б.И. №24, 1998.

22. Пат. 2139271 РФ. МКИ С06В 21/00. Способ получения водосодержащего взрывчатого вещества. Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р., Ковалевский В.П., Вяткин H.JI., Вяткин М.Н. Б.И. № 28,1999.

23. Пат. 2149860 РФ. МКИ С06В 21/00. Способ получения окислителя для взрывчатых веществ. Захаров В.И., Матвеев В.А., Почекутов В.И., Алишкин А.Р., Майоров Д.В., Васильева НЛ., Алексеев А.И., Красовский Д.Р. Б.И. № 15,2000.

24. Пат. 2171246 РФ. МКИ С06В. Способ получения водосодержащего взрывчатого вещества. Матвеев В.А., Майоров Д.В., Захаров В.И., Алишкин А.Р., Калинников В.Т. и др. Б.И. № 21,2001.

Автореферат

АЖ1ШКИН Альберт Рифгатович

РАЗРАБОТЬСА ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ С УЛУЧШЕННЫМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ НА ОСНОВЕ ПРОДУКТОВ КИСЛОТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФЕЛИНА И НЕФЕЛИНСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ

Технический редактор В.А. Ганичев

Лицензия №3-54-32/А000409, выдана 02.08.2000г. Подписано к печати 21.09.2004 г. Формат бумаги 60x84 1/16

Бумага офсетная. Печать офсетная.Гарнитура Times/Cyrillic Усл.печ.л. 1.3. Тираж 80 экз.

РНБ Русский фонд

2007-4 14801

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Алишкин, Альберт Рифгатович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОСТЕЙШИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ МЕСТНОГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ.

1.1. Сухие простейшие взрывчатые смеси.

1.1.1. Гранулированные смеси

1.1.2. Порошкообразные смеси.

1.2. Водосодержащие взрывчатые вещества.

1.2.1. Эмульсионные смеси.

1.2.2. Гелеобразные смеси.

1.3. Краткий обзор методов переработки нефелина и характеристика получаемых продуктов.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СМЕСЕЙ АЗОТНОКИСЛЫХ СОЛЕЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФЕЛИНА, В КАЧЕСТВЕ ОКИСЛИТЕЛЯ ПРОСТЕЙШИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ.

2.1. Термодинамические расчеты основных характеристик смесевы взрывчатых веществ на основе продуктов переработки нефелина.

2.2. Взрывчатая смесь на основе A1(N03)3-9H20 + Fe(N03)3-9H20 + Ca(N03)2-4H20 + NaN03 + KN03.

2.3. Взрывчатая смесь на основе A1(N03)3-9H20 + Fe(N03)3*9H20 + Ca(N03)2-4H20 + NaN03 + KN03 + Si02.

2.4. Смесь NaN03 + KN03, полученных из нефелина, как компонент взрывчатых веществ.

2.5. Получение комплексного (NH4N03 + NaN03 + KN03) окислителя на основе азотнокислотно-аммиачной переработки нефелина.

3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КРЕМНЕЗЕМСОДЕРЖАЩИХ ПРОДУКТОВ ОТ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФЕЛИНА В КАЧЕСТВЕ КОМПОНЕНТОВ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ.

3.1. Аморфный кремнезем — маслоудерживающая добавка к сухим взрывчатым смесям.

3.2 Гель кремниевой кислоты как загуститель водосодержащих взрывчатых веществ типа Акватол.

3.2.1. Исследование распределения тротила по высоте заряда, загущенного кремневым гелем.

3.2.2. Термическая устойчивость загущенных плавов аммиачной селитры.

3.2.3. Отработка технологии приготовления и промышленные испытания акватолов на кремниевом загустителе.

3.2.4. Исследование и разработка метода стабилизации кремниевых загустителей.

4. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ВОДОСОДЕРЖАЩИХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ С ПОНИЖЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ТРОТИЛА

5. РАЗРАБОТКА СОСТАВОВ ДЛЯ ЗАБОЙКИ СКВАЖИН НА ОСНОВЕ КРЕМНЕГЕЛЕВЫХ СВЯЗУЮЩИХ.

5.1. Изучение влияния отдельных факторов на прочность образцов, полученных на нефелиновых гелях.

5.2. Изучение взаимодействия кислых кремнегелевых растворов с нефелином.

5.3. Определение прочностных характеристик забоечных смесей

5.4. Определение количественных соотношений компонентов в забоечной смеси.

5.5. Изготовление забоечной смеси на основе отходов щебеночного производства, кислоты и воды.

5.6. Рекомендации по технической реализации процесса забойки с использованием кремнегелевой связки

6. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ИЗМЕНЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВВ ПРИ ВЗРЫВНОЙ

ОТБОЙКЕ АПАТИТО-НЕФЕЛИНОВЫХ РУД

6.1. Влияние параметров смешения газогенерирующей добавки на объем и плотность "Порэмита".

6.2. Взаимодействие "Порэмита" с минеральными компонентами апатито-нефелиновых руд и отходов переработки апатито-нефелиновых руд.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка взрывчатых веществ с улучшенными экологическими свойствами на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов"

Кольский полуостров, являющийся одним из наиболее развитых горнопромышленных регионов России, одновременно относится к районам с весьма неблагоприятной экологической обстановкой.

С целью уменьшения затрат на ВВ, а также снижения объемов перевозки взрывоопасных материалов на дальние расстояния и их хранения в горной промышленности осуществляется все больший переход на использование простейших ВВ, которые готовят непосредственно на местах потребления из отдельных более безопасных привозных ингредиентов, главными из которых являются соли азотной кислоты, продукты нефтепереработки и другие горючие материалы, а также порошкообразные металлические добавки (алюминий, ферросилиций). В качестве дополнительных компонентов в состав этих ВВ вводят другие ингредиенты

- сенсибилизаторы, маслоудерживающие добавки, загустители, флегматизаторы и прочие вещества, улучшающие эксплуатационные характеристики ВВ.

Взрывная отбойка горных пород с использованием простейших ВВ связана с рядом экологически неблагоприятных факторов:

- вымыванием компонентов;

- образованием ядовитых газообразных продуктов взрыва;

- применением вредных компонентов.

Вымывание компонентов, прежде всего селитр, обусловлено длительным нахождением зарядов ВВ в скважинах в присутствии проточной воды, что приводит к загрязнению рудничных вод, а затем и окружающих водоемов трудноудаляемыми азотными и другими соединениями.

При массовых взрывах ВВ происходит выброс вредных газообразных продуктов, особенно значительно он возрастает при физической нестабильности ВВ, приводящей к неравномерности распределения компонентов в структуре заряда и как следствие к нарушению стехиометрического соотношения компонентов.

Во многих взрывчатых составах применяются значительные количества опасных и вредных компонентов — тротил, гексоген, нитроэфиры, соли хрома и др.

Вместе с тем, по нашему мнению, все же имеется еще одно весьма перспективное направление снижения себестоимости отбойки горной массы, которое заключается в производстве на местах не только ВВ, но и ингредиентов, необходимых для их получения. Особенно интересно это направление для горных предприятий Мурманской области и прилегающих регионов. Кольский полуостров располагает целым рядом; месторождений минералов, на основе которых могут быть получены практически все неорганические компоненты простейших ВВ. В перспективе, на базе нефтяных и газовых месторождений шельфа Баренцева моря здесь может быть организовано и производство необходимых органических компонентов и азотной кислоты. Особое место среди минералов Кольского полуострова занимает нефелин, который в огромных количествах получают попутно при выделении апатитового концентрата из апатито-нефелиновых руд, содержащих в своем составе примерно одинаковое количество (- 40%) апатита и нефелина и др. ценные компоненты - сфен, титаномагнетит, эгирин и др.

Из всего этого комплекса минералов достаточно полно извлекается только апатит. Степень использования нефелина ранее не превышала 10%, сейчас она возросла до 16%, но это связано не с увеличением количества производимого нефелинового концентрата, а с более чем двукратным снижением добычи апатито-нефелиновой руды и выпуска апатитового концентрата. Подавляющая часть нефелина и все сопутствующие минералы по прежнему направляются в хвостохранилища.

В настоящее время основная часть производимого нефелинового концентрата перерабатывается на глинозем, содопродукты и цемент по способу спекания с известняком. Обладая неоспоримыми достоинствами, этот метод имеет и ряд существенных недостатков, не позволяющих расширять объемы его использования.

Проблема более широкого вовлечения нефелина переработку может быть решена только при условии создания новых методов его переработки и изыскания новых областей использования этого минерала. К таким методам относятся кислотные способы переработки нефелина, которые могут быть реализованы непосредственно в местах добычи этого минерала. Кроме того, наряду с сокращением материальных и энергетических расходов, кислотные технологии обеспечивают и возможность значительного расширения ассортимента полученных продуктов.

Для нефелина особенно перспективными являются азотнокислотные и сернокислотные способы переработки с получением глинозема, соды, поташа, различных азотнокислотных солей, дисперсного аморфного кремнезема, реагентов для очистки воды и других продуктов, разработанные в Институте химии и технологии редких элементов и минерального сырья (ИХТРЭМС) Кольского научного центра. Характерной особенностью этих технологий является то, что в качестве исходного сырья для них может использоваться не только нефелиновый концентрат, но и непосредственно нефелинсодержащие отходы апатитового производства. Подробное изучение физико-химических свойств продуктов, проведенное в ИХТРЭМС, позволило предположить, что многие из них, в частности смеси азотнокислых солей, высокодисперсный кремнезем, кремнеземсодержащие растворы и др. могут быть использованы в качестве компонентов смесевых взрывчатых веществ и других материалов, используемых при разработке рудных месторождений. Многие из вышеназванных продуктов могут быть получены при переработке и другого минерального сырья Кольского полуострова — эвдиалита, лопарита и т.д.

Данная работа посвящена научному обоснованию и технологической отработке процессов использования продуктов переработки нефелина в процессах взрывной отбойки горных пород с целью получения экономичных и экологически более безопасных новых смесевых ВВ. Исследования проводились автором совместно с сотрудниками Института химии, Горного института КНЦ РАН, НПО «Кристалл», ОАО «Апатит», «Олкон», «Карельский окатыш» и другими организациями. Работа выполнялась в соответствии с планами научных исследований ИХТРЭМС и ГоИ КНЦ РАН, утвержденными президиумом РАН.

Цель работы заключалась в разработке экономичных и экологически более безопасных простейших взрывчатых веществ и других материалов и технологических методов их получения на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов.

Для достижения поставленной цели: рассчитаны энергетические и другие характеристики взрывчатых веществ (ВВ) на основе азотнокислых солей, получаемых при переработке нефелина; определены оптимальные составы взрывчатых смесей и изучены их основные физико-химические свойства; определена маслоемкость аморфного кремнезема и возможность использования его в качестве маслоудерживающей добавки к сухим ВВ;

- разработан метод получения высокоэффективного неорганического загустителя для ВВ, на основе кислотной переработки нефелина и нефелинсодержажих отходов;

- исследовано поведение минерального масла в процессе кристаллизации аммиачной селитры из насыщенных горячих (90-105°С) ее растворов и разработана технология получения водосодержащих ВВ с пониженным содержанием тротила; разработаны взрывчатые вещества с улучшенными экологическими свойствами на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов; изучены вяжущие свойства кислых кремнегелевых составов и на их основе разработаны составы для забойки скважин.

Научная новизна.

2. Усовершенствована азотнокислотно-аммиачная технология переработки нефелина с получением смеси NH4NO3 - NaNC>3 — KNO3, которая может быть использована для получения ВВ с повышенными энергетическими характеристиками. Установлено, что выделяющийся при аммиачной нейтрализации азотнокислого алюминия гель гидроксида алюминия может служить в качестве загущающего компонента водосодержащих ВВ.

5. Разработана программа расчета и выполнен термодинамический анализ, на основе которого определены детонационные характеристики взрывчатых веществ с использованием в качестве окислителей смесей A1(N03)3-9H20 - Fe(N03)3-9H20 - NaN03 -KN03 - Ca(N03)2 - Si02; NI^NCb - NaN03 - KN03 - Ca(N03)2, получаемых при азотнокислотной переработке нефелина.

Научная новизна подтверждается разработкой новых ВВ (на основе солей, получаемых при азотнокислотной переработке нефелина - А.с. № 261126, А.с. № 298693 и А.с. № 247560; кремнегелевого загустителя -патент № 1631939 для водосодержащих ВВ типа акватол; аморфного кремнезема для взрывчатых веществ - патент № 1762528; способов получения водосодержащих взрывчатых веществ - патенты №№ 2100331, 2103247, 2118306, 2139271, 2171246; способа получения смешанного окислителя для взрывчатых веществ - патент № 2149860).

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Алишкин, Альберт Рифгатович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

- кристаллическая смесь солей, содержащая, мас.%: А1(М0з)з-9Н20 — 74-84; NaN03 - 10-13; КЖ>3 - 2-5; Fe(N03)3-9H20 - 3,5-4,5; Ca(N03)2-4H20 -0,5-3,5, - в составе ВВ "Нитранит-1", содержащем также 8% порошка алюминия и 6 % дизельного топлива;

- смесь солей, полученная обработкой нефелина азотной кислотой с последующей сушкой продуктов реакции при 110-125°С, содержащая 15-16% аморфного Si02, - в составе ВВ "Нитранит-2";

- смесь нитратов натрия (65-75%) и калия (25-35%) - в составе ВВ "Порэмит", "Гранитол ВБ", "Акванал АРЗ-8Н".

4. Проведены исследования по совершенствованию азотнокислотно-аммиачной технологии переработки нефелина применительно к получению комплексного окислителя, содержащего NH4NO3, NaNC>3, KNO3, который может быть использован для производства ВВ с повышенными энергетическими характеристиками. Установлено, что выделяющийся при аммиачной нейтрализации азотнокислого алюминия гель гидроксида алюминия может служить в качестве загущающего компонента водосодержащих ВВ.

- прост в изготовлении и более чем на два порядка дешевле органических загустителей;

На основе кремниевого загустителя разработано новое ВВ "Акватол Т-20ГК": для отбойки безсульфидных руд и пород применяют нефелиновый загуститель, для отбойки сульфидсодержащих руд — загуститель на жидком стекле. "Акватол Т-20ГК" допущен к постоянному применению Госгортехнадзором РФ.

7. Исследована и установлена возможность стабилизации жидкостекольного загустителя в области рН 3-6 путем введения карбамида, что позволяет в 1,3-2 раза повысить водоустойчивость ВВ, а также безопасность их использования.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Алишкин, Альберт Рифгатович, Апатиты

1. Андреев К.К., Беляев А.Ф. Теория взрывчатых веществ М., Оборонгиз I960.- 595с.

2. Дубнов Л.В., Бахаревич Н.С., Романов А.И. Промышленные взрывчатые вещества. -М.: Недра, 1988. -358 с.

3. Шидловский А. Основы пиротехники М., ГИОП, 1943,248с.

4. Пат. 4124368 США, Н.кл. 149/2, 21,46,61. Нечувствительный нитрат аммония, 07.10.78г.

5. Пат. 5723812 США, Н.кл. 149/46-61. Стабилизированный нитрат аммония. 3.03.1998.

6. Пат. 3886008 США, Н.кл. 149/041. Взрывчатый состав для использования в условиях высоких температур. Cook Melvin. 27.05.75.

7. Пат. 3493445 США, Н.кл. 146/046. Аммиачно селитрянная смесь содержащая оксид цинка и октадециламин и/или его ацетат. 3.02.1970.

8. Пат. 3779821 США, Н.кл. 149/46. Гранулированный АС состав с * улучшенными противослеживающими свойствами. Mitsubishi Chemical Industries Limited, Tokyo, Япония. 18.12.1973.

9. Кук M.А. Наука о промышленных взрывчатых веществах. -М.: Недра, 1980. -453 с.

10. Барон В.Л., Кантор В.Х. Техника и технология взрывчатых веществ в США. -М.: Недра, 1989. -376 с.1.. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. -М.: Недра, 1977. -253 с.

11. Заявка Великобритании № 1031556. Н.кл. С 1D. Рефераты патентных заявок. Великобритания (вып. 1025001-1050000). Х-5. c.l 1.

12. Заявка Великобритании № 1133872. Н.кл. С 1. Рефераты патентных заявок. Великобритания (вып. 1125001-1150000). XIX-13. с.1.

13. Заявка ФРГ № 1571239. МКИ С 06В 15/00. Патентные заявки ФРГ, 1971, ЦНИИПИ, М., февраль, 9, книга 1, с. 149.

14. Заявка ФРГ № 1947878. МКИ С 06В 1/00. Патентные заявки ФРГ , 1971, ЦНИИПИ, М., апрель, 14, книга 1, с. 133.

15. Пат. 3966853 США, Н.кл. 149/7,46,47. Процесс производства гранулированного пористого аммоний нитрата. 25.09.1973.

16. Пат. 4736683 США, Н.кл. 149/2,19.9,46,60. Сухие аммиачно-селитрянные ВВ. Bachman Harold Е., Totman Ralph S. 12.04.1988.

17. Пат. 8295588A2 Япония, МКИ С06В 31/28. Гранулированное ВВ. NIPPON. 12.11.1996.

18. Пат. 5397405 США, Н.кл. 149/046. Взрывчатый состав, включающий отработанное масло, нитрат аммония и лигнин. Peace Recovery Systems Ltd. 14.03.1995.

19. Пат. 11079878A2 Япония. МКИ С06В 31/28. С06В 45/08. Взрывчатый состав. NIPPON KAYAKU СО LTD. 23.03.1999.

20. Пат. 9800374А1 Мировой. МКИ С06В 31/28. Взрывчатое вещество. DYNAMIT NOBEL GMBH EXPLOSIVSTOFF- UND SYSTEMTECHNIK. 8.01.1998.

21. Пат. 9813318A1 Мировой. МКИ С06В 47/00; С06В 31/28. Водоустойчивый взрывчатый состав. DYNOINDUSTRIER. 2.04.1998.

22. Пат. 1110267А Китай, МКИ С06В 31/28. Водоустойчивое бестротиловое ВВ для угольной шахты. LIU JUNCHANG. 18.10.1995.

23. Поздняков З.Г., Росси Б.Д. Справочник по промышленным взрывчатым веществам и средствам взрывания. -М.: Недра, 1977. -с. 91.

24. Пат. 1117954А Китай, МКИ С06В 31/28. Безопасное взрывчатое вещество и метод приготовления. HAN ZHULIANG. 6.03.1996.

25. Пат. 3540953 США, Н.кл. 149/002. Взрывчатый состав, содержащий гранулы АС, топливо и черный уголь. MONSANTO СО. 17.11.1970.

26. Углесодержащие ВВ и технология их приготовления /В.И.Белов, В.П.Горковенко, В.А.Матренин, В.Я.Панчишин// Безопасность труда в промышленности . 1994. - № 1. - с.31-35.

27. Пат. 2102367 РФ, МКИ С06В 31/28. Взрывчатое вещество. Бондаренко И.Ф. 20.01.98.

28. Пат. 5505800 США, Н.кл. 149/46,109.6. Взрывчатые вещества. Harries Gwyn, Gribble David P., Lye Gary N. 09.04.96.

29. Стабилизация состава игданита с помощью добавок аэросила /В.И.Плужник,А.С.Макаров,В.А.Сушко и др.// Взрывное дело, № 81/38. М.: Недра, 1979. - с.154-158.

30. Пат. 4093478 США, Н.кл. 149/46,55,47,89. Взрывчатая композиция на основе активизированной АС. 6.06.1978.

31. Пат. 1029118В Китай, МКИ С06В 31/28, С06В 21/00. Измельченный нитрат аммония — взрывчатое вещество с высокой степенью дисперсности. Китайская Горно-металлургическая Академия. 28.06.1995.

32. Пат. 1067043А Китай, МКИ С06В 31/28. Измельченное взрывчатое вещество из нитрата аммония и метод его подготовки. HUADONG POLYTECHNIC COLLEGE. 16.12.1992.

33. Пат. 4357185 США, МКИ С 06В 45/32. Process for coating crystalline explosives with polyethylene wax. RINGBLOOM VERNON D. 02.11.1982.

34. Кузнецов В.В. Физическая и коллоидная химия. М., Высшая школа. 1968, -391с.

35. Пат. 4470855 США, МКИ С06В 45/02. Water-in-wax emulsion blasting agents/ Bampfield, Howard А. (США); CIL Inc. (США). № 426.413; Заявл. 11.09.84; Опубл. 21.04.85; НЮ! 149-2.

36. Пат. 5957983 8457983 Япония, МКИ С06В 47/14. Water-in-oil type emulsion explosives / Kokai Tokkio Kaho (Япония); Nippon Oils & Fats Co., Ltd. Chiba Mill Co. Ltd., Япония). № 82/167.537; Заявл. 28.09.82; Опубл. 03.04.84.

37. Пат. 5978995 8478995 Япония, МКИ С06В 47/14. Watar-in-oil type emulsion explosives with improved stability/ Kokai Tokkio Koho (Япония); Nippon Oils & Fats Co., Ltd. (Япония). № 82/187.796. Заявл. 26.10.82; Опубл. 08.05.84.

38. Пат. 99695 Европа, МКИ С06В 45/00. Emulsion explosive composition. / John Cooper; Munime-Young; Colin Anthony (Великобритаия); Imperial Chemical Indastries (Великобритания). К 82/21.038; Заявл. 21.07.82; Опубл. 01.02.84.

39. Пат. 4456494 США, МКИ С06В 45/02. Sistem for making an aqiceous slurry-type blasting composition /Maes, Michel S., Show, Robert L.; Reinsch. Royal L. (США), Energy Sciences Partners, Ltd. (США). 154.381; Заявл. 29.05.80; Опубл. 26.06.84.

40. Пат. 157795 Индия, МКИ С06В 1/00. Water-in-oil emulsion explosive composition sensitive to a №6 detonator / Sen, Gantam; Seshadri, Karur Varadarajan; Seshan. Srinivasachary (Индия); IEL Ltd. (Индия). № 82/Cal222; Заявл. 18.10.82; Опубл. 26.06.86.

41. Пат. 153042 Индия, МКИ С06В 1/00. Water-in-oil emulsion explosives / Indian Explosives Ltd. (Индия). -№ 81 /Са31; Заявл. 12.01.81; Опубл. 26.05.84.

42. Пат. 5913690 Япония, МКИ С06В 47/14. Water-containing explosives / Asahi Chemical Indastry Co., Ltd. (Япония). -№ 82/120.661; Заявл. 13.07.82; Опубл. 24.01.84.

43. Пат. 136081 Европа, МКИ С06В 45/00. Water-in-oil emulsion explosives composition / Edamura, Hiroshi: Torii, Akio; Hattori, Katsuhide; Sakai, Hiroshi (Япония). Nippon. Oils & Fats Co., Ltd. (Япония). № 83/158.960; Заявл. 01.09.83; Опубл. 03.04.85.

44. Пат. 3790415 США, Н.кл. 149/2,44,60. Химическое пенообразование и сенсибилизирование ВВВ перекисью водорода. Du Pont de Nemours. 5.02.74.

45. Пат. 4409044 США, Н.кл. 149/2. Взрывчатые эмульсии типа вода в масле. Indian explosives Ltd. 11.10.83.

46. Пат. 59156991 Япония, МКИ С06В 47/14. Взрывчатые эмульсии типа вода в масле. Nippon Kayaku Co., Ltd. 06.09.84.

47. Пат. 4482403 США, Н.кл. 149/2. Взрывчатые эмульсии типа вода в масле. Nippon Oils & Fats Co., Ltd. 13.11.84.

48. Пат. 134107 Европа, МКИ С06В 21/00. Взрывчатые эмульсии типа вода в масле. Nippon Oils & Fats Co., Ltd. 13.03.85.

49. Пат. 4474628 США, Н.кл. 149/21. ВВ с полыми сферами высокого напряжения. Ireco Chemicals. 02.10.84.

50. Пат. 3660181 США, Н.кл. 149/41,44,60. ВВВ, содержащее нитрат кальция и метод его приготовления. Clay, Cook. 2.05.72.

51. Пат. № 2211824 РФ, МКИ С06ВЗ1/40; С06В25/04. Взрывчатый состав. Кантор В.Х, Потапов А.Г., Фалько В.В., Текунова Р.А., Лапшин В.Н. 2003.09.10.

52. Пат. 1426381 Великобритания, Н.кл. С 1D. Водонаполненное ВВ. 25.02.76.

53. Пат. 3574011 США, Н.кл. 149/70. Взрывчатая водная суспензия, содержащая полиакриламид и перхлорат натрия. 06.04.71.

54. Мельников Н.В., Демидюк Г.П. Пути развития водонаполненных ВВ.// Теоретические основы разработки водосодержащих ВВ и опыт механизированного применения их в народном хозяйстве: Ротапринт СФТГП АН СССР. М., 1974. - с.3-10.

55. Пат. 3890171 США, Н.кл. 149/43,44,60. Взрывчатые составы, содержащие гуар-гам. Ireco Chemicals. 17.06.75.

56. Пат. 1714903С РФ, МКИ С06В 21/00. Способ изготовления водосодержащих взрывчатых веществ. Павлютенков В.М. 09.07.1995.

57. Бахтин А.К., Селиванова Н.В. Влияние типа загустителя на свойства и эффективность применения водонаполненных ВВ // ФТПРПИ. -1974.-N 1. с.48-53.

58. Пат. 3798091 США, Н.кл. 149/41,44,60. Ацетат хрома сшивающий агент для ВВВ солевого типа и его изготовление. 19.03.74.

59. Пат. 3653996 США, Н.кл. 149/2,21,38. Управление желатинированием в ВВВ, содержащих борную кислоту. Atlas Chemical Industries. 4.04.72.

60. Галкин В.В., Ветлужских В.П., Павлютенков В.М. Причины разложения и отказов зарядов акватола // Безопасность труда в промышленности. 1988.- N 10. - с.47-49.

61. Пат. 3956040 США, Н.кл. 149/19.1,20,60. ВВВ, содержащее монтмориллонит натрия. Hiroshi Tezuka. 11.05.76.

62. Пат. 93045855А РФ, МКИ С06В 31/28. Водосодержащее взрывчатое вещество. Ханукаев А.Н. 27.11.1996.

63. Пат. 3473983 США, Н.кл. 149/41. ВВВ, содержащее серу и нитрат натрия. Cook Melvin. 21.10.69.

64. Пат. 2071959С1 РФ, МКИ СО6 В31/38. Взрывчатый состав. Куликов B.C., Ханукаев А.Н. 20.01.1997.

65. Пат. 3816191 США, Н.кл. 149/041. Метод изготовления состава ВВ с нитратом кальция. The Dow Chemical Corporation. 11.06.74.

66. Пат. 3839107 США, Н.кл. 149/22,41,43. Состава ВВ с нитратом кальция. The Dow Chemical Corporation. 01.10.74.

67. Пат. 58181784 Япония, МКИ С06В 47/14. Водосодержащее взрывчатое вещество с повышенной устойчивостью при хранении и обращении. 04.10.83.

68. Пат. 3713918 США. Н.кл. 149/21,38,40. Желеобразное сларри ВВ, стабилизированное мочевиной. 30.01.73.

69. Пат. 5431757 США, Н.кл. 149/046. ВВ, содержащие соль нитрата с низкой плотностью. Dyno Industrier A.S. 11.07.1995.

70. Строков Ф.И. Нефелин современное сырье в алюминиевой промышленности // Легкие металлы, 1937. - N 12. - С. 3.

71. Лайнер А.И. Производство глинозема М.: Металлургия, 1961.620 с.

72. Китлер И.Н., Лайнер Ю.А. Нефелин комплексное сырье алюминиевой промышленности - М.: Металлургиздат, 1962. - 237 с.

73. Смирнов М.П., Сизяков В.М., Данциг С.Я. О комплексной переработке на глинозем, щелочные продукты и цемент лейцитовых и псевдолейцитовых пород // Цветные металлы. 1978. - N 6. - С. 37-40.

74. Каценеленбоген П.Д., Крочевский В.А., Смирнов М.И. Комплексное использование кольского нефелинового концентрата // Легкие металлы. 1957. - N 4. - С. 37-43.

75. Талмуд М.Л. Нефелин новый вид комплексного сырья // Бюллетень ЦИИНЦМ 8(85). - 1957. - С. 30-34.

76. Производство глинозема /Лайнер А.И., Еремин Н.И. , Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. М.: Металлургия, 1978. - 394 с. 42.

77. Влияние условий азотнокислого разложения нефелинового сырья на фильтрацию пульп. Захаров В.И., Зерщикова Д.В., Матвеев В.А. и др.- М.: 1980, 15 с. Деп. в ВИНИТИ 16.04.1980. N 1503.

78. Влияние флокулянтов на процесс фильтрации пульп при азотнокислотной переработке нефелина. Захаров В.И., Зерщикова Д.В., Кислых В.В. и др. М.: 1980. - 12 с. Деп. в ВИНИТИ 01.12.80, N 2770.

79. Алексеев А.И., Захаров В.И., Зыричев Н.И. Об использовании плазмохимии в процессах комплексной азотнокислотной переработки нефелинового сырья.// Исследования по химии и технологии редкометального сырья. —Апатиты. 1983. с. 8.

80. Зыричев Н.А., Овчинников В.А., Захаров В.И. и др. Исследование процесса разложения нитратов алюминия и железа в высокотемпературном потоке газа.//Плазменные процессы и аппараты. — Минск.: 1984. — с. 89.

81. Захаров В.И., Матвеев В.А., Зыричев Н.А. и др. Новые направления комплексной переработки нефелинсодержащего сырья Кольского полуострова.// Научно-технический прогресс в производственном объединении "Апатит". — М.: 1989. — с. 15.

82. Теоретическая и прикладная плазмохимия. / Под ред. Л.С.Полака. М.: Наука, 1975. - с.

83. Тихомиров И.А. Высококачественные факельные плазмотроны и их практическое применение.//Изв. СО АН СССР. Серия техн. наук. N 8, -вып.2.1980.-с. 3-13.

84. Голобородько В.П., Пархоменко В.Д., Колодяжный А.Т. Энергетический анализ условий получения железоокисных пигментов.// Плазмохимия. 79, ч.2: Тезисы докладов 3-го Всесоюзного симпозиума по плазмохимии. - М.: Наука. 1979. - с. 20-22.

85. Зыричев Н.А. Нагрев, испарение и конденсация дисперсной окиси алюминия в трехструйном плазмохимическом реакторе.//Там же. с. 200-203.

86. Новые направления комплексной переработки нефелинсодержащего сырья Кольского полуострова. Захаров В.И., Матвеев

87. В.А., Зыричев Н.А. и др.// Научно-технический прогресс в производственном объединении "Апатит". М.: 1989. - с. 15-23.

88. Электродуговые плазмотроны. Рекламный проспект./ Под ред. М.Ф.Жукова. Новосибирск.: Изд. СО АН СССР. 1980. Изд. 3.

89. Альшаков А.С., Прокопенко А.Ф. Эффективность газовой завесы в гетерогенном плазмохимическом реакторе.//Тезисы докладов VIII Всесоюзной конференции по генераторам низкотемпературной плазмы. Ч. 3.- Новосибирск.: Изд. СО АН СССР. 1980. с. 217-220.

90. Лайнер Ю.А. Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья кислотными методами. М.: Наука, 1982. - 208 с.

91. Набиев Ш.М., Чижиков Д.М., Лайнер Ю.А. Изучение некоторых вопросов нейтрализации растворов азотнокислого алюминия. // Узб. хим. журн.- 1968. — N 1. С. 17-19.

92. Чижиков Д.М., Лайнер Ю.А., Набиев Ш.М. Осаждение гидроокиси из растворов азотнокислого алюминия нейтрализацией. // Исследование процессов в металлургии цветных и редких металлов. М.: Наука, 1969. - С. 205-211.

93. А.с. 220252 СССР. Способ получения глинозема и других продуктов из нефелина/ Бондин С.М., Захаров В.И., Сысуев И.М., Меньшикова Н.А. Бюл. № 46. 1979.

94. Захаров В.И., Летецкая М.А. Изучение условий отделения кремнекислоты при азотнокислотном разложении нефелина.//Сб. трудов по химической технологии минерального сырья Кольского полуострова. -Апатиты: Изд. КФ АН СССР, 1972, С. 28-33.

95. Бондин С.М., Захаров В.И. Исследование условий получения нитратов натрия и калия из нефелина. Там же. С. 34-40.

96. Захаров В.И., Меньшикова Н.А. Влияние различных факторов на сернокислотное разложение алюмосиликатного остатка от переработки нефелина. Там же. С. 41-45.

97. Бондин С.М., Захаров В.И. Укрупненная лабораторная проверка процесса переработки нефелинового концентрата на нитраты щелочных элементов и сульфат алюминия. // Там же. С. 44-51.

98. Захаров В.И., Павлюченко Э.С. Исследования условий отделения раствора сульфата алюминия от силикатного остатка. // Сб. трудов по химии и химической технологии минерального сырья. Апатиты: Изд. КФ АН СССР, 1974,-С. 60-71.

99. Захаров В.И., Меньшикова Н.А., Кислых В.В. О кинетике сернокислотного выщелачивания глинозема из алюмосиликатного остатка при переработке нефелина. //Химия и химическая технология минерального сырья. Апатиты: Изд. КФ АН СССР, 1975. - С. 3-7.

100. Определение тепловых эффектов реакции взаимодействия нефелина с азотной кислотой./Шульгин Л.П., Васин С.К., Петрова В.И. и др. //Кинетика и химизм гетерогенных реакций. Л.: Наука, 1979. - С. 3-7.

101. Лайнер А.И., Сандлер Е.М., Лайнер Ю.А. // Изв. ВУЗов. Цв. металлургия, 1971, № 6, — с. 54.

102. Кольтгоф Н.М., СенделЕ.Б. Количественный анализ. М.-Л. Гос. научно-техническое изд-во химической литературы. 1948, — с. 97.

103. Вассерман И.М. Химическое осаждение из растворов. Л.: Химия, 1980, 207 с.

104. Малиновская Т.А. Разделение суспензий в промышленности органического синтеза. М.: Химия, —320 с.

105. Малиновская Т.А., Кобринский И.А., Кирсанов О.С., Рейнфарт В.В. Разделение суспензий в химической промышленности. М.: Химия, 1983, 264 с.

106. Гурвич A.M., Шаулов Ю.Х. Термодинамические исследования методом взрыва и расчеты процессов горения М.: Изд-во Московского Университета, 1955.-164с.

107. Авакян Г.А. Расчет энергетических и взрывчатых характеристик взрывчатых веществ. М.: Изд-во Военно-инж. Акад. Им. Ф.М.Дзержинского, 1964. -106с.

108. Афанасенков А.Н., Котова Л.И., Сергеев С.С., Шведов К.К. Расчет параметров детонации промышленных ВВ АН Украины. Ин-т геофизики им. Субботина.-Препр.-Киев, 1993 19с.

109. Kamlet M.J., Jcobs S.J. "J. Chem. Phys.", 1968, v.48, № 1, p.23.

110. Housheng Z., Shanshan Z. A stady of the applikation of the characteristic value of explosives as the energy output index, Vingun Sjuebao, Acta armamentari, 1984, nl.- p.36-42.

111. Подозерский Д.С., Едигарев C.A., Алишкин A.P. Метод расчета физико-химических характеристик взрывчатых веществ // Вопросы разрушения горных пород взрывом — Апатиты. 1993.- с. 24-28.

112. Едигарев С.А. Повышение эффективности действия взрыва на основе использования продуктов комплексной переработки нефелинсодержащего сырья: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Апатиты, 1995. -197с.

113. А.С. № 261126 СССР. МКИ С06В. Без названия //Н.Н.Мельников, И.А.Самыловских, А.Р.Алишкин, В.И.Захаров и др. 1986. НП.

114. Захаров В.И. Химико-технологические основы и разработка новых направлений комплексной переработки и использования щелочных алюмосиликатов: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Апатиты, 1994. 462с.

115. Подозерский Д.С. Физико-технические основы повышения эффективности взрывной отбойки регулированием энергетических и детонационных свойств взрывчатых веществ: Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Апатиты, 1997. 289с.

116. А.с. 298693 СССР. Без названияУ/А.Р.Алишкин, Е.А.Деев, В.И.Захаров и др. 1988. НП.

117. А.с. 220252 СССР. Способ получения глинозема и других продуктов из нефелина/ Бондин С.М., Захаров В.И., Сысуев И.М., Меньшикова Н.А. Бюл. № 46. 1979.

118. Отчет по договору № 832 "Утилизация: отходов горного производства", НПО "Кристалл", 1987, с.7-17.

119. А.с. 247560 СССР. Без названия.//В.М.Альтшуллер, Н.И.Мельников, И.А.Самыловских, А.Р.Алишкин и др. 1986. НП.

120. В.П. Ветлужских, П.С. Даничев. Исследование энергетических характеристик многокомпонентных водонаполненных ВВ. Взрывное дело, сборн. 74/31. Гранулированные и водосодержащие взрывчатые вещества. М. Недра. 1974. с. 56-59.

121. В.П. Ветлужских, П.С. Даничев. Исследование детонационной способности водонаполненных ВВ на основе горячих растворов окислителей. Взрывное дело, сборн. 74/31. Гранулированные и водосодержащие взрывчатые вещества. М. Недра. 1974. с. 28-33.

122. Моисеев Ю.С., Фильдшин В.М. Об основных тенденциях потребления и развития производств тротилсодержащих промышленных ВМ на местах применения в России и Странах СНГ в 1997-2000 годах. VI Всероссийское совещание по взрывным работам. Междуреченск.1997.

123. Пат. 1787941 РФ. Способ получения гидроксида алюминия/ В.А. Матвеев, В.И.Захаров, Р.А. Григорьева и др.; Ин-т химии КНЦ РАН. Бюл. № 2. 1993.

124. Захаров В.И., Калинников В .Т.,Матвеев В. А., Майоров Д.В. Химико-технологические основы и разработка новых направленийкомплексной переработки и использования щелочных алюмосиликатов. Апатиты: Изд-во КНЦРАН, 1995. -177 с.

125. Калинников В.Т., Николаев А.И., Захаров В.И. Гидрометаллургическая комплексная переработка нетрадиционного титано-редкометального и алюмосиликатного сырья. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1999. -225 с.

126. Пат. 2149860 РФ. МКИ С06В. Способ получения окислителя для взрывчатых веществ. Захаров В.И., Матвеев В.А., Почекутов В.И., Алишкин

127. A.Р., Майоров Д.В., Васильева Н.Я., Алексеев А.И., Красовский Д.Р. БИ № 15,2000 г.

128. Пат. № 1762528 РФ. МКИ С06В Способ получения кремнезема для взрывчатых веществ / Алишкин А.Р., Захаров В.И., Матвеев В.А. и др.; Кольск. научн. центра РАН. Бюл. № 34. 1992.

129. Подозерский Д.С., Захаров В.И, Едигарев С.А., Алишкин А.Р. Исследование стабилизации простейших смесевых взрывчатых веществ // Вопросы разрушения горных пород взрывом — Апатиты. 1993.- с. 20-24.

130. Пат. № 1631939 РФ. МКИ С06В. Взрывчатое вещество / Захаров

131. B.И., Подозерский Д.С., Деев Е.А., Алишкин А.Р. и др.; Горн, ин-т Кольск. науч. центра РАН. Бюл. № 33. 2000. с. 350.

132. Айлер Р. Химия кремнезема. М.: Мир. 1982, 1127 с.

133. Справочник азотчика. Изд. 2-е. перераб. М.: Химия. 1987. 462 с.

134. Отчет "Определение возможности применения взрывчатых веществ типа Акватол для разработки железосодержащих руд", Сергиев-Посад, (руководитель работы С.А.Малютин), 1994 г., с. 6.

135. Айлер Р. Химия кремнезема.- М., Мир, 1982, ч. 1, с. 237-238.

136. Айлер Р. Коллоидная химия кремнезема и силикатов. М., изд. лит. По строит., архит. и искусству, 1959, с. 49-51.

137. Айлер Р. Химия кремнезема.- М., Мир, 1982, ч. 1, с. 252-254.

138. Parks G.A. Chem. Rev., 65, 177, 1965.

139. Айлер Р. Химия кремнезема.- М., Мир, 1982, ч. 1, с. 395.

140. Айлер Р. Коллоидная химия кремнезема и силикатов. М., изд. лит. По строит., архит. и искусству, 1959, с. 62-63.

141. Лег R. Phys. Chem. 57, 604, 1953.

142. Пат. 2115643 РФ. МКИ С06В. Взрывчатое вещество и способ его изготовления. Мельников Н.Н., Месяц С.П., Подозерский Д.С. Б.И. № 20. 1998. е.- 337.

143. Хамский Е.В. Кристаллизация из растворов. -Л.: Наука, 1967, с.63.

144. Мелихов И.В. Пути использования кристаллизации для получения твердых продуктов с заданными свойствами// Химическая промышленность, 1997, №7.-с.34-45.

145. Химия и химическая технология в освоении природных ресурсов Кольского полуострова.//Тезисы докл. научн. конф. 22-24.09.98 г. Апатиты,: Изд. КНЦ РАН, с. 149.

146. Матвеев В.А., Майоров Д.В., Захаров В .И. , Алишкин А.Р. и др. Разработка новых составов взрывчатых веществ для горной промышленности. / "Горная промышленность", М. - 1999, № 4, с. 49.

147. Пат. 2100331 РФ. МКИ С06В 21/00. Способ получения водосодержащего взрывчатого вещества. Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р. и др. Б.И. № 36. 1997. с. 274.

148. Пат. 2139271 РФ. МКИ С06В С06В 31/40. Способ получения водосодержащего взрывчатого вещества. Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р. и др. Б.И. № 28. 1999. с. 234.

149. Пат. 2103247 РФ. МКИ С06В 21/00. Способ получения взрывчатого вещества. Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Алишкин А.Р. и др. Б.И. № з. 1998. с. 215.

150. Пат. № 2118306 РФ. МКИ С06В 31/28. Способ получения водосодержащего взрывчатого вещества. Матвеев В.А., Захаров В.И., Майоров Д.В., Алишкин А.Р. и др. Б.И. № 24. 1998. с. 214.

151. А.с. 209367 СССР. Е21С. Состав самоуплотняющейся забойки. Чернев И.Н., Масаев Ю.А., Бархатова В.И. Б.И. № 5. 1968. с. 13.

152. А.с. 1464033 СССР. МКИ F42D 1/08. Состав для забойки шпуров. Хакимжанов Т.Е., Пак JI.H., Бигмагамбетов М.А. Б.И. № 3. 07.03.1989.

153. Пат. 2047777 РФ. МКИ E21D 21/00, F42D 1/08. Состав твердеющей смеси. Ищенко К.С., Старковский А.Г. и др. Б.И. № 31. 1995. с. 217.

154. Получение и применение гидрозолей кремнезема. Тр. МХТИ им. Д.И. Менделеева, вып. 107. М.: 1979. -145с.

155. Зотов А.В., Алишкин А.Р., Захаров В.И., Матвеев В.А., Майоров Д.В., Доильницын В.М., Листопад Г.Г. Твердеющий забоечный состав на основе кремнегелей. / Комплексная переработка хибинских апатито-нефелиновых руд. // Апатиты,: Изд. КНЦ РАН, 1999, с.-80.

Информация о работе

Алишкин, Альберт Рифгатович
кандидата технических наук
Апатиты, 2004
ВАК 25.00.36

Диссертация

Разработка взрывчатых веществ с улучшенными экологическими свойствами на основе продуктов кислотной переработки нефелина и нефелинсодержащих отходов - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы