Исследование эмульгирующей способности эмульгаторов марок РЭМ, СПАН и п Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

Е. А. Петров

д-р техн. наук, проф., начальник отдела ОАО «ФНПЦ «Алтай»,

зав. кафедрой Бийского технологического института (филиал) «АлтГТУ им. И. И. Ползунова»

А. А. Казаков

ведущий инженер ОАО «ФНПЦ «Алтай»

П. Г. Тамбиев

канд. техн. наук, зам. генерального директора ТОО НПП «Интеррин»

К. Ю. Варнаков

инженер ООО «НИИ горной промышленности»

УДК 622.235

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭМУЛЬГИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЭМУЛЬГАТОРОВ МАРОК РЭМ, СПАН И П

Приведены сравнительные результаты исследований по эмульгирующей способности эмульгаторов марок РЭМ-2 (Россия), СПАН-80 (Китай), П (Казахстан). Оценивались микроструктура, электроемкость, жизнеспособность, термическая стабильность эмульсионных матриц. Лучшие результаты получены на эмульгаторе РЭМ-2.

Ключевые слова: ЭМУЛЬСИОННАЯ, МАТРИЦА, ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА, ЭМУЛЬГАТОР, ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ, ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ, МИКРОСТРУКТУРА, ТЕРМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ, ЭМУЛЬГИРУЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества (ВВ) прочно вошли в практику ведения взрывных работ во всех горнодобывающих странах и с успехом используются уже более 25 лет [1, 2, 3].

Эмульсионная структура с наноразмерной пленкой горючего на высокодисперсных частицах насыщенного раствора окислителя обеспечивает ВВ высокие взрывчатые и водоустойчивые характеристики, низкую чувствительность к механическим и тепловым воздействиям. При этом взрывчатые и физико-механические характеристики эмульсионных матриц (ЭМ) во многом определяются составом эмульгатора, применяемого при их производстве.

В данной статье изложены результаты исследований физико-механических характеристик ЭМ типа «порэмит», полученных на лучших эмульгаторах производства России, Казахстана и Китая.

Для получения ЭМ применялись эмульгаторы следующих марок:

- полимерный марки РЭМ-2 ТУ 7511903631-93 (Россия);

- пигментный марки «П» СТ ТОО 3844137901-2006 (Казахстан);

- полимерный марки СПАН-80 (Китай).

А научно-технический журнал № 2-2013

48 вестник

Оценивались следующие физико-механические характеристики ЭМ:

- микроструктура - методом оптической микроскопии при увеличении в 400 раз;

- электроемкость - по методике ГосНИИ «Кристалл» при комнатной температуре [4];

- жизнеспособность - по изменению электроемкости при комнатной температуре после иклических нагружений «тепло-холод» [4];

- термическая стабильность - методом дифференциального термогравиметрического анализа на термоанализаторе DTG-60 фирмы «SHUMADZU».

Эмульсионные матрицы готовились в лабораторном смесителе при температуре 80 °С с применением двухъярусной мешалки турбинного типа. Скорость вращения 3000 об/мин. Составы ЭМ и результаты исследований по электроемкости приведены в таблице 1.

При равных составах и условиях эксперимента лучшие результаты по электроемкости ЭМ получены на эмульгаторе марки РЭМ. В этих условиях требуемое качество ЭМ на эмульгаторах СПАН и П не достигается, так как полученные значения электроемкости превышают предельное значение 250 пФ.

Таблица 1 - Составы и электроемкость

Содержание компонента, % СПАН СПАНВ* РЭМ П ПВ* ПЮ5 ПВ10,5*

Аммиачная селитра 79 79 79 79 79 77 76,5

Вода 14 13,5 14 14 13,5 12,5 12,5

Воск - 0,5 - - 0,5 - 0.5

Эмульгатор 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,25 2,25

Дизельное топливо 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 8,25 8,25

Электроемкость, пФ 280 144 142 280 180 150 127

*Маркировка эмульгаторов с технологической добавкой воска

При добавлении воска, повышающего эмульгирующую способность эмульгатора, электроемкость эмульсионных матриц, изготовленных с их применением, примерно сравнялась с электроемкостью ЭМ, изготовленной на эмульгаторе марки РЭМ, и несколько улучшилась для матрицы, изготовленной с применением эмульгатора марки П.

Результаты по электроемкости согласуются с оптическими исследованиями микроструктуры ЭМ (рисунки 1-4).

Наиболее крупнодисперсная структура ЭМ получена на эмульгаторе марки П. При добавлении воска в состав снижается размер частиц эмульсии и, как следствие, снижается ее электроемкость. При увеличении в составе эмульгатора марки П горючей фазы, электроемкость П105 сравнялась со значениями для СПАНВ и при дальнейшем добавлении воска (ПВ105) достигает качества РЭМ.

Аналогичная картина наблюдается для результатов по жизнеспособности ЭМ (таблица 2).

научно-технический журнал № 2-2013 А

вестник 49

Таблица 2 - Жизнеспособность эмульсионных матриц

Количество Электроемкость, пФ

циклов СПАНВ РЭМ ПВ П10 5 ПВ

0 144 142 180 150 127

1 175 150 208 190 136

2 232 156 230 210 139

3 259 180 290 328 164

4 300 180 300 350 164

5 300 170 336 360 156

6 285 168 380 360 155

Маркировка эмульгаторов с технологической добавкой воска

Эмульгатор марки РЭМ выдерживает не менее 6 циклов, что соответствует примерно 6 месяцам гарантийного срока хранения эмульсионного ВВ. Живучесть эмульсионной матрицы, изготовленной на эмульгаторах марок СПАНВ и ПВ, не превышает двух циклов и растет при увеличении содержания эмульгатора или горючей фазы в составе ЭМ.

Результаты исследования термической стабильности показали следующее: при нагревании до 500 °С основная потеря массы для всех образцов, связанная с химическим взаимодействием компонентов ЭМ, наблюдается в диапазоне 200 °С с максимумом тепловыделения при 240 °С. На начальной стадии нагрева до 200 °С, где потеря массы образцов обусловлена испарением воды и дизельного топлива, имеются различия. Наибольшая потеря массы наблюдается

в образцах более низкого качества, т. е. в ЭМ, имеющих более высокую электроемкость и крупнозернистую структуру. Так, потеря массы для эмульсионной матрицы, изготовленной на эмульгаторе марки РЭМ, составляет 10 %, а для ЭМ, изготовленной на эмульгаторе марки П, - 18 %.

Выводы

Исследования по эмульгирующей способности эмульгаторов марок П, РЭМ, СПАН-80 показали, что в равных условиях эксперимента более высокие физико-механические характеристики и качество ЭМ достигаются на эмульгаторе для промышленных взрывчатых веществ марки РЭМ. Для достижения такого же качества ЭМ на эмульгаторах СПАН-80 и П необходимо повысить массовую долю самого эмульгатора или горючей фазы в составе эмульсии.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Соснин, В. А. Мировые тенденции развития промышленных взрывчатых веществ / В. А. Соснин // Взрывное дело. - № 107/64. - 2012. - С. 107-121.

2. Тамбиев, Г. И. Развитие производства промышленных ВВ и их применение в НПП «Интеррин» / Г. И. Тамбиев, Е.Н. Ольшанский // Взрывное дело. - № 98/55. -М., 2007. - С. 192-203.

3. Ильин, В. П. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества в России / В. П. Ильин, С. И. Ва-лешний, В .А. Соснин // Взрывное дело. - №108/65. - М., 2012. - С. 174-190.

4. Колганов, Е. В. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества / Е. В. Колганов, В. А. Соснин. - Дзержинск: ГосНИИ «Кристалл», 2009. - 592 с.

STUDY OF SCUMMING PROPERTY OF Петров Евгений Анатольевич

REM, SPAN AND P EMULGENTS е-mail: [email protected]

Ye. A. Petrov, A. A. Kazakov, P. G. Tambiev,

K. Yu. Varnakov Казаков Александр Алексеевич

Research comparative results of scumming е-mail: [email protected]

properties of REM-2 (Russia), SPAN-80 (China), P

(Kazahstan) emulgents are given. Microstructure, power consumption, viability, thermal stability of emulsion matrix were evaluated. The best results Тамбиев Петр Геннадьевич е-mail: [email protected]

were received for the emulgent REM-2.

Key words: EMULSION, MATRIX, Варнаков Кирилл Юрьевич

EXPLOSIVE, EMULGENT, POWER е-mail: [email protected]

CONSUMPTION, VIABILITY, THERMAL

STABILITY, SCUMMING PROPERTY

научно-технический журнал № 2-2013

50 ВЕСТНИК