Menu Close

Газогенерация эмульсии: Вы точно человек?

Способ заряжания скважин эмульсионным взрывчатым веществом

Изобретение относится к способам заряжания взрывных скважин эмульсионным взрывчатым веществом (ВВ) при ведении подземных горных работ.

В настоящее время разработаны эмульсионные составы различного вида и областей применения, в том числе для подземных взрывных работ. Общими признаками всех ЭВВ и способов их получения являются приготовление при повышенной температуре и механическом перемешивании водной фазы из раствора солей-окислителей и горючей углеводородной фазы, содержащей добавку поверхностно-активного вещества, называемого эмульгатором, в виде индивидуального вещества или сложного состава из нескольких компонентов. Полученную в результате этой процедуры массу называют «матричной эмульсией», предполагая возможность добавления других ингредиентов, например, таких, как водный раствор химических реагентов для сенсибилизации газонасыщением, пористые частицы микросфер или гранулы аммиачной селитры. Все компоненты преимущественно добавляют в процессе заряжания специальными смесительно-зарядными машинами. Данные ЭВВ, изготавливаемые в смесительно-зарядных машинах на заряжаемых блоках карьеров, обычно сенсибилизируют водным раствором нитрита натрия концентрацией 5÷30%, диспергируя его с помощью статических или динамических миксеров, смонтированных вместе с другими агрегатами на шасси зарядных машин.

Опыт применения ЭВВ на открытых горных работах показал, что по работоспособности эти взрывчатые вещества не уступают, а по уровню механизации, безопасности, водоустойчивости и экологической чистоте — значительно превосходят ТНТ и алюмосодержащие гранулированные ВВ.

Основной проблемой, возникающей при заряжании ЭВВ в подземных условиях, является отсутствие мобильного оборудования для доставки заряда ЭВВ в подземные выработки небольшого поперечного сечения (5-10 м2) с использованием вагонеток и электровозной тяги.

При этом для обеспечения процесса заряжания необходимо транспортировать ЭВВ на относительно большие расстояния (до 200 метров) до скважин или шпуров по зарядному шлангу, диаметр которого составляет до 38 мм. Естественно, что в шланге из-за высокой вязкости ЭВВ развивается высокое давление, которое может привести к разрыву зарядного шланга с травматическими последствиями для обслуживающего персонала. Часто, чтобы снизить давление в зарядных шлангах, через специальные устройства подают воду.

Задача заряжания подземных скважин ЭВВ была решена при создании зарядной подземной установки, включающей зарядчик с зарядным шлангом и смесителем и дозатор с насосами компонентов и системой управления, в которой зарядчик и дозатор выполнены на разных разобщенных рамах и функционально связаны между собой посредством двух шлангов — шланга для подачи эмульсии и шланга для подачи газогенерирующей добавки (ГГД). На раме дозатора смонтированы: пневмосистема, насос эмульсии с напорным и всасывающим трубопроводами, система автоматического дозирования компонентов, система подачи воды и система подачи ГГД с формированием коаксиального потока с водным кольцевым слоем и центральным потоком из ГГД (см. описание к патенту РФ №141174, 2014). При этом был реализован способ заряжания скважин при ведении подземных взрывных работ эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ), изготавливаемым в процессе заряжания, путем смешивания эмульсии с газогенерирующей добавкой (ГГД) непосредственно перед подачей смеси в скважину и подводом эмульсионного состава и ГГД к смесителю по двум раздельным зарядным шлангам.

Недостаток известного способа заряжания заключается в том, что при доставке компонентов ЭВВ по зарядным шлангам на большие расстояния эмульсионный состав подается к смесителю по одному зарядному шлангу вместе с водой, служащей в качестве смазки. При этом, вследствие значительных расстояний, на которые приходится подавать компоненты ЭВВ, требуется увеличенное количество воды, что ведет к разбавлению эмульсионного состава и, как следствие, к снижению качества ЭВВ.

Технической задачей предлагаемого решения является совершенствование способа заряжания взрывных скважин эмульсионным взрывчатым веществом (ВВ) при ведении подземных горных работ.

Реализация указанной задачи достигается тем, что вместо воды, которую в известном способе подают по зарядному шлангу наружным кольцевым потоком в качестве смазки при формировании совместно с эмульсией коаксиального потока, кольцевой поток в зарядном шланге формируют из ГГД, которую вводят в необходимом расчетном соотношении.

Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого способа, заключается в том, что повышается эффективность использования ЭВВ за счет исключения разбавления водой эмульсии в процессе ее транспортирования по горным выработкам к смесителю, кроме того, используется один зарядный шланг вместо двух, используемых в известном способе, и при этом упрощается конструкция зарядной установки за счет исключения одной функции, связанной с использованием лишнего компонента (воды).

Указанный технический результат достигается тем, что в способе заряжания скважин при ведении подземных взрывных работ эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ), изготавливаемым в процессе заряжания путем смешивания эмульсии с газогенерирующей добавкой (ГГД) перед подачей смеси в скважину, эмульсию и газогенерирующую добавку подают без смешения к смесителю по одному шлангу в виде коаксиального потока, в котором наружный кольцевой слой формируют из газогенерирующей добавки, которую используют для снижения внутреннего сопротивления центрально формируемого потока эмульсии при ее движении по шлангу, при этом смеситель размещают в непосредственной близости от устья заряжаемой скважины.

Способ осуществляется следующим образом.

На поверхности эмульсия загружается из доставщика в емкости, установленные на вагонетках из расчета сменной потребности. ГГД загружается в канистры и вагонетки транспортируются к месту ближайшего расположения рельсового пути, ведущего к месту заряжания скважин. Заранее в этом месте у рельсового пути устанавливается дозатор. Емкость с эмульсией, находящаяся на вагонетке, гибким всасывающим рукавом соединяется с патрубком эмульсионного насоса дозатора. ГГД из канистры подается насосом в расходную емкость. Оператор подключает дозатор к магистрали ГГД и воздуха, а в процессе работы контролирует параметры работы устройства по информации, отображаемой на панели пульта управления.

Система автоматического дозирования управляет работой насосов, установленных на дозаторе, поддерживая заданное соотношение эмульсии и ГГД, а также регулирует подачу ГГД по внутренней поверхности эмульсионного шланга. Система ведет отсчет веса компонентов. Включает насосы дозатора и останавливает их по беспроводной связи оператор, находящийся у зарядчика и контролирующий процесс заряжания скважины.

От дозатора к зарядчику прокладывается один шланг, по которому подаются одновременно эмульсия и ГГД. В зависимости от расстояния между дозатором и зарядчиком соединяется необходимое количество отрезков эмульсионного шланга, преимущественно по 40 м. Шланг транспортируется бухтами, разматывается и сматывается вручную или механически. При транспортировке шланг размещается в одной вагонетке с зарядчиком. Отрезки соединяются быстроразъемными соединениями. Зарядчик подключается к магистралям воды и энергоносителя.

С помощью барабана зарядчика, находящегося непосредственно у скважины, зарядный рукав опускается в скважину. На зарядчике установлен смеситель эмульсии и ГГД. Подача компонентов включается и останавливается оператором зарядчика, имеющим беспроводной пульт управления дозатором. Также возможна остановка по достижении заданного веса заряженного ЭВВ.

Зарядчик может быть установлен на расстоянии до 25 м от скважины. В этом случае подача зарядного шланга в скважину осуществляется через ролик, установленный у устья скважины. Заряжание горизонтальных и наклонных скважин глубиной до 30 м может производиться с ручной подачей шланга.

С помощью переключателя оператор включает барабан на опускание (размотку) зарядного шланга. При заряжании скважины оператор включает барабан на медленный подъем, скорость подъема устанавливается с помощью дросселя, регулируемого вручную или системой автоматического управления.

В процессе работы оператор устройства контролирует наличие эмульсии и ГГД в емкостях и при необходимости останавливает работу устройства для подсоединения следующей транспортной емкости с эмульсией.

Таким образом, зарядная установка обеспечивает высокопроизводительную работу по заряжанию горизонтальных и наклонных скважин глубиной до 60 м в подземных условиях.

Способ заряжания скважин при ведении подземных взрывных работ эмульсионным взрывчатым веществом (ЭВВ), изготавливаемым в процессе заряжания путем смешивания эмульсии с газогенерирующей добавкой (ГГД) перед подачей смеси в скважину, отличающийся тем, что эмульсию и газогенерирующую добавку подают без смешения к смесителю по одному зарядному шлангу в виде коаксиального потока, в котором наружный кольцевой слой формируют из газогенерирующей добавки и используют для снижения внутреннего сопротивления центрально формируемого потока эмульсии при ее движении в зарядном шланге, при этом смеситель размещают в непосредственной близости от устья заряжаемой скважины.

ПРОЦЕСС ГАЗОГЕНЕРАЦИИ ЭМУЛЬСИОННОГО ВЗРЫВЧАТОГО ВЕЩЕСТВА «АНЕМИКС» И ЕГО ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО ДРОБЛЕНИЯ ПОРОДЫ

Обоснование выбора типа ВВ на карьерах

И.П. Маляров, В.К. Угольников, П.С. Симонов, Н.В. Угольников (Магнитогорский государственный технический университет) Обоснование выбора типа ВВ на карьерах Эффективность взрывных работ в значительной

Подробнее

ФІЗИЧНІ ПРОЦЕСИ ГІРНИЧОГО ВИРОБНИЦТВА

УДК 662.24 ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ БЕСТРОТИЛОВЫХ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ ВЕЩЕСТВ МАРКИ «ЕРА» НА ВЗРЫВНЫХ РАБОТАХ ПРИ ЗАРЯЖАНИИ СКВАЖИН МЕХАНИЗИРОВАННЫМ СПОСОБОМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СМЕСИТЕЛЬНО-ЗАРЯДНЫХ МАШИН Шиман

Подробнее

Вестник КРСУ Том

Т.А. Джумакунов, В.Д. Савинков УДК 355.588:622.235.532 СНИЖЕНИЕ БРИЗАНТНОГО ДЕЙСТВИЯ ЗАРЯДОВ ПРОСТЕЙШЕГО СОСТАВА Т.А. Джумакунов, В.Д. Савинков Обосновано снижение бризантного действия зарядов простейшего

Подробнее

RU (11) (51) МПК F42D 1/10 ( ) C06B 21/00 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (1) МПК F42D 1/ (06.01) C06B 21/00 (06.01) 173 061 (13) U1 R U 1 7 3 0 6 1 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ

Подробнее

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ВЗРЫВА

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ ВЗРЫВА А.Н. Шкуматов (ДонНТУ, г.донецк, Украина) Развитие угольной отрасли Украины требует дальнейшего совершенствования буровзрывной технологии, на долю которой приходится 54,5% общей

Подробнее

СЕКЦИЯ: ГЕОЛОГО-МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

Мастабаев Н.В., Новацкий Н.С. Увеличение эффективности контурного взрывания при добыче строительных материалов // Материалы по итогам I-ой Всероссийской научнопрактической конференции «Современная наука

Подробнее

RU (11) (51) МПК F42D 1/10 ( ) C06B 21/00 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК F42D 1/10 (2006.01) C06B 21/00 (2006.01) 2 627 059 (13) C2 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ

Подробнее

RU (11) (19) (51) МПК F42D 3/04 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) (11) (1) МПК F42D 3/04 (06.01) 2 242 (13) C1 R U 2 4 0 2 4 2 C 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21)(22) Заявка: 13783/03,

Подробнее

заб=6 м l зар=12 м L скв=18 м l пер=3 м

l пер= м l пер= м l пер= м L скв=8 м L скв=8 м l зар= м L скв=8 м l зар= м l заб=6 м заб=6 м заб=6 м УДК 6.7 Г.И. ЕРЕМЕНКО., канд.техн.наук,доц., М.В. МАРТЫНЮК, аспирант ГВУЗ «Криворожский национальный

Подробнее

УДК :001.5 DOI: /

УДК 622.236:001.5 DOI: 10.18454/2313-1586.2016.04.030 Шеменев Валерий Геннадьевич кандидат технических наук, заведующий лабораторией разрушения горных пород, Институт горного дела УрО РАН, 620075 г. Екатеринбург,

Подробнее

Список використаних джерел

Геотехнологія вплив анізотропії каменю на головні вектори напружень з визначенням мінімально допустимих значень розмірів блоків та плит заготовок при яких гірська порода зазнає повного неруйнівного розвантаження.

Подробнее

Эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество и эмульсионный состав для водоустойчивых взрывчатых веществ — PatentDB.ru

Эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество и эмульсионный состав для водоустойчивых взрывчатых веществ

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к области изготовления безопасных водоустойчивых эмульсионных взрывчатых составов. Эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество содержит, в мас.%: водомасляную эмульсию 80,00-30,00, аммиачную селитру 18,60-65,70, газогенерирующую добавку в виде раствора для газификации 0,20-0,10 и нефтепродукты 1,20-4,20. В качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр и включает кислоту уксусную 70%-ную, тиомочевину в качестве катализатора и натр едкий 40%-ный. Эмульсионное взрывчатое вещество включает гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией. Изобретение направлено на повышение стабильности эксплуатационных и взрывчатых свойств и увеличение эффективности действия взрыва. 2 н.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл.

Реферат

Изобретение относится к области изготовления безопасных водоустойчивых эмульсионных взрывчатых составов для эффективного использования энергии, образующейся при протекании реакции взрывчатого превращения, в промышленных целях.

С начала 2000-х годов на территории постсоветского пространства, в частности Казахстане и России, бурными темпами при производстве взрывных работ на горнодобывающих предприятиях внедряются эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) на основе дисперсных систем, состоящие из двух взаимно нерастворимых жидкостей, одна из которых распределяется в другой в виде мельчайших капель.

Одна важная особенность ЭВВ заключается в том, что сам состав не является взрывчатым веществом без принудительного регулирования объемной концентрации энергии заряда ЭВВ, достижения восприимчивости его к инициирующему импульсу и изменения критического диаметра детонации, что достигается изменением плотности ЭВВ за счет введения в него химических агентов (химическая газогенерация) или механических добавок (стеклосфера, перлит, низкоплотные полимеры). Кроме того, ЭВВ могут содержать гранулированную (пористую) аммиачную селитру или смеси типа ANFO, в этом случае процентное содержание эмульсии может варьироваться от 30 до 70%. За счет этой особенности ЭВВ являются наиболее безопасными в изготовлении и применении по сравнению со штатными промышленными взрывчатыми веществами.

Известны взрывчатые составы «Порэмит», «Эмулан», «Гранэмит», «Эмонит», «Анемикс», «Эмулит», которые в общем виде можно отнести к группе ЭВВ, в качестве одного из компонентов которых используются так называемые обратные (инвертные) эмульсии по типу «вода в масле», состоящие из растворов аммиачной, натриевой и кальциевой селитр и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами — В.Л. Барон, В.Х. Кантор «Техника и технология взрывных работ в США». — М.: Недра, 1989, стр.88, 90. Для изготовления таких эмульсионных составов в мировой практике используются промышленные стационарные комплексы, требующие внушительных размеров земельных отводов и помещений с большой площадью, а также большое количество вспомогательных помещений и служб.

В зависимости от соотношения эмульсии и сухой фазы (гранулированной аммиачной селитры) может изготавливаться множество марок указанных составов. На практике используют соотношения в пределах от 30 до 70% мас. эмульсии и, соответственно, от 70 до 30% — гранулированной аммиачной селитры. По опыту работы установлено, что смеси с содержанием более 70% эмульсии не экономичны в применении, т.к. в составе эмульсии содержится вода (от 13 до 18% мас.), которая химически не участвует во взрыве, является балластом и снижает теплоту взрыва. Составы с содержанием эмульсии менее 30% также неэкономичны: для заполнения свободного межгранульного пространства селитры требуется 30-35% жидкой фазы (эмульсии). Дальнейшее уменьшение содержания в смеси эмульсии приведет к появлению между гранулами незаполненных воздушных промежутков, из-за чего уменьшится объемная концентрация энергии такого взрывчатого вещества. Для достижения эффекта 100%-ного заполнения эмульсией межгранульного пространства необходимо каждый раз (для каждой партии селитры, для каждого завода-изготовителя) определять свободный объем межгранульного пространства.

Прототипом изобретения является эмульсионное взрывчатое вещество, содержащее 10-45 мас.% твердого нитрата аммония и до 100 мас.% газифицированной эмульсии типа «вода в масле», при этом эмульсия содержит 13-18 мас.% воды, 3-9,5 мас.% масла индустриальные, 1-3,5 мас.% эмульгатора, остальное до 100 мас.% аммиачной селитры, газогенерирующая добавка 0,4-2,5 мас.% сверх 100, причем газифицированная обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас.% дополнительного компонента, образующего ионы металлов. Также дополнительно в состав эмульсии может быть включен карбамид 0,5-2,5 мас.% (RU 2446134, С06В 31/28, С06В 47/14, 23.07.2010).

Недостатки прототипа состоят в следующем.

Во-первых, ввиду присутствия в составе эмульсии окислительной фазы в виде водного раствора только аммиачной селитры сокращается диапазон регулирования в эмульсионном взрывчатом составе кислородного баланса, а также повышается содержание воды или возрастают затраты энергии, необходимой для прогрева перенасыщенного водного раствора аммиачной селитры для растворения необходимого количества последней. Вследствие этого увеличивается чувствительность эмульсии к воздействию низких температур.

Во-вторых, наличие в рецептурном составе в качестве горючей фазы только индустриальных масел сокращает диапазон регулирования вязкости готовой эмульсии.

В-третьих, протекание процесса газогенерации эмульсии происходит достаточно медленно и не достигается равномерного распределения газовых включений по эмульсии в требуемом количестве с определенными размерами.

Из-за приведенных выше недостатков теряется стабильность и ухудшаются взрывные характеристики эмульсионных взрывчатых составов, изготавливаемых на основе этой эмульсии, что ограничивает область их применения. Технология изготовления прототипа и аналогичных эмульсий в мировой практике осуществляется на стационарных комплексах (заводах). Например, технологические операции по приготовлению компонентов порэмита (ЭВВ, изготовляемое на стационарных пунктах. Состоит из эмульсии и газогенерирующей добавки, водного раствора нитрата натрия. В состав эмульсии входит селитра аммиачная, селитра натриевая, нефтепродукты и вода) на заводе «Знамя» (фиг.1 — аппаратурно-технологическая схема приготовления эмульсии порэмита на заводе «Знамя» г.Киселевск) представлены следующим образом.

Эмульгатор готовят в отдельном помещении в специально приспособленном для этой цели аппарате при температуре 65±2°С (I — узел приготовления эмульгатора на фиг.1). Нефтепродукты хранятся в отдельных емкостях 1 для хранения. Аппарат оборудован нагревателем, перемешивающим устройством, аппаратурой и приборами для дозирования компонентов и контроля температуры. Подогретый в реакторе 2 для варки эмульгатора готовый эмульгатор по трубопроводу, оснащенному паровой рубашкой, транспортируют в узел перемешивания эмульгатора с минеральными маслами (II — узел перемешивания эмульгатора с минеральными маслами на фиг.1). Приготовление смеси производится при непрерывном перемешивании до получения однородной массы.

Узел приготовление раствора окислителя (III — узел приготовления раствора окислителя на фиг.1) расположен в рядом стоящем здании, куда доставляют аммиачную и натриевую селитру, помещая в приемные бункера 3. Мешки растаривают вручную (поз.4). Аммиачную и натриевую селитру по отдельности подают ленточным транспортером 5 в реактор 6, предварительно наполненный необходимым для растворения селитры количеством подогретой воды. Затем при непрерывном перемешивании при температуре 75°С готовится раствор окислителя плотностью 1,456 г/см3 либо 1,370 г/см3 в зависимости от того, какой тип порэмита изготавливается. Дозировка компонентов ведется объемным методом непосредственно в реакторе.

Готовый раствор окислителя перекачивается насосами 7 в емкость 8 для хранения, где поддерживается заданная температура.

Для приготовления эмульсии раствор окислителя и смесь эмульгатора с минеральным маслом подают в реактор 9 с мешалкой для предварительного перемешивания, после чего смесь перетекает в аппарат эмульгирования 10 для окончательного смешения.

Аппарат эмульгирования разработан ГосНИИ «Кристалл» и представляет собой герметично закрытый для предотвращения подсоса воздуха реактор объемом от 100 до 150 л. Число оборотов мешалки 750 об/мин. Мощность двигателя мешалки 55 кВт.

Готовая водомасляная эмульсия из аппарата эмульгирования по подогреваемому при помощи паровой рубашки трубопроводу насосам подается в смесительно-зарядные машины 11.

Модуль по приготовлению газогенерирующей добавки расположен в отдельно стоящем здании (VI — узел приготовления газогенерирующей добавки на фиг.1). В реактор 12 с мешалкой подается вода и нитрит натрия. При непрерывном перемешивании и подогреве готовится пятипроцентный раствор NaNO2. Температура перекачиваемого в СЗМ готового раствора ГГД 80±5°С.

Годовая производительность установки по приготовлению эмульсии порэмита 25 тысяч тонн.

Аналогичная технологическая линия НПО «Кристалл» запатентована в SU 1790152, С06В 21/00, опубл. 15.10.1994.

Техническая задача, которая решается изобретением — необходимость создания эмульсионного состава, который может применяться после его газогенерации самостоятельно (закачиваться под столб воды) или в смеси с гранулами аммиачной селитры (заряжаться вручную, при подаче шнековым устройством). Технология приготовление эмульсионного состава должна сочетать в себе безопасность, малое энергопотребление, компактность, мобильность перемещения, минимизацию обслуживающего персонала и достаточную производительность, что влечет за собой упрощение конструкции и уменьшение стоимости производственных комплексов.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении стабильности и увеличении эффективности действия взрыва.

Указанный технический результат достигается тем, что в эмульсионном взрывчатом веществе, содержащем водомасляную эмульсию, аммиачную селитру, газогенерирующую добавку и нефтепродукты, в качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр, при этом эмульсионное взрывчатое вещество дополнительно включает в себя гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Наименование компонента Массовая доля, мас.%, не менее для составов
Эмульсия 80,00-30,00
Аммиачная селитра 18,60-65,70
Дизельное топливо 1,20-4,20
Раствор для газификации 0,20-0,10

Указанный технический результат достигается тем, что эмульсионный состав для водоустойчивых промышленных взрывчатых смесей, представляющий собой газифицированную водомасляную эмульсию, включающую в себя раствор окислителя с водой, аммиачной селитрой и газогенерирующей добавкой, а также эмульгатор, дополнительно включает в себя в растворе окислителя кислоту уксусную 70%-ную, тиомочевину и натр едкий 40%-ный, в качестве газогенерирующей добавки использован натрий азотнокислый, а эмульгатор смешан с нефтепродуктом для образования топливного раствора в массовой доли, %, не менее

Раствор окислителя
Селитра аммиачная 72,00
Вода 16,35
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00

Указанный технический результат достигается тем, что в эмульсионном взрывчатом веществе, содержащем водомасляную эмульсию, аммиачную селитру, газогенерирующую добавку и нефтепродукты, в качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр, при этом эмульсионное взрывчатое вещество дополнительно включает в себя гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Наименование компонента Массовая доля, мас.%, не менее для составов
Эмульсия 80,00-30,00
Аммиачная селитра 18,60-65,70
Дизельное топливо 1,20-4,20
Раствор для газификации 0,20-0,10

при этом водомасляная эмульсия включает в себя, мас.%:

Раствор окислителя
Селитра аммиачная 72,00
Вода 16,35
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 — схема технологической линии по производству порэмита — прототип;

фиг.2 — схема технологической линии по производству эмульсии для ВВ согласно настоящему изобретению.

Согласно настоящему изобретению рассматривается эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество (ВВ) и эмульсионный состав для этого ВВ и других водоустойчивых промышленных взрывчатых смесей.

Эмульсионное взрывчатое вещество содержит водомасляную эмульсию, аммиачную селитру, газогенерирующую добавку и нефтепродукты. В этом в ВВ в качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр. ВВ дополнительно включает в себя гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией при следующем соотношении компонентов, мас.% (таблица 1):

Таблица 1
Наименованиекомпонента Массовая доля, мас.%, не менее для составов
Эмульсия 80,00-30,00
Аммиачная селитра 18,60-65,70
Дизельное топливо 1,20-4,20
Раствор для газификации 0,20-0,10

Таким образом, ВВ включает в себя эмульсию на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр, буферный раствор, катализатор и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами, а также — гранулированную аммиачную селитру, при изготовлении эмульсию и гранулированную аммиачную селитру механически смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.%, таблица 2 (приведены примеры четырех составов ВВ, в первом из которых гранулированная аммиачная селитра и дизельное топливо не используются):

Таблица 2
Наименование компонента Массовая доля, мас.%, не менее для составов
I-100 II-80 III-70 IV-30
Эмульсия 99,75 80,00 70,00 30,00
Аммиачная селитра 18,60 28,00 65,70
Дизельное топливо 1,20 1,80 4,20
Раствор для газификации 0,25 0,20 0,20 0,10

Из приведенных в таблице 1 данных следует, что в составы II-IV дополнительно вводится дизельное топливо, необходимое для корректировки кислородного баланса смеси гранулированной селитры и эмульсии, а также для повышения энергетических показателей взрывчатого состава, так как дизельное топливо имеет высокую теплоемкость (около 41868 кДж/кг), что способствует более активному взаимодействию его с нитратом аммония в реакции взрывчатого превращения.

Рецептура предусматривает содержание газогенерирующей добавки водного раствора нитрита натрия не сверх 100%, как реализуется в прототипе и большинстве используемых эмульсионных взрывчатых составов, а учитывается в общем балансе, что позволяет более точно засчитать энергетические показатели взрывчатого состава.

Наличие широкого диапазона составов эмульсионного взрывчатого вещества предусматривает его использование во всех горнотехнических условиях при производстве взрывных работ, а при использовании универсальных смесительно-зарядных машин, способных производить заряжание скважин как под столб воды (закачкой насосом через шланг), так и насыпным способом (шнеком), можно за счет разности плотностей заряжаемых взрывчатых составов обеспечить оптимальные условия разрушения горных пород до нужной фракции.

Однако наиболее важную роль в эмульсионном взрывчатом веществе играет предлагаемый в таблице 3 рецептурный состав водомасляной эмульсии.

Таблица 3
Наименование компонента Массовая доля, %, не менее
Раствор окислителя
Селитра аммиачная 72,00
Вода 16,35
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00
Всего 100

Основнымы достоинствами данной рецептуры водомасляной эмульсии являются ее свойства, позволяющие при введении в состав эмульсии газогенерирующей добавки и, при необходимости, смешении с гранулированной аммиачной селитрой и дизельным топливом получить безопасный и сбалансированный взрывчатый состав со стабильными эксплуатационными и взрывчатыми свойствами.

Главной отличительной особенностью данного состава водомасляной эмульсии от используемой в прототипе является применение в рецептуре методов, способствующих поддержанию рН эмульсии на уровне 4-5, с целью производить быстрое насыщение газом эмульсии химическим способом, осуществляемое как при низких, так и при высоких температурах без продуцирования NOx в течение процесса газообразования. Для протекания такой реализации также предусмотрено использование ускорителя (катализатора) образования газов — тиомочевины. Для поддержания нужного значения рН эмульсии используется буферный раствор слабой кислоты — уксусная кислота и сильного основания — натр едкий. При замещении аммиачной селитры 4-15% натриевой селитрой также увеличивается скорость газообразования, увеличивается количество растворяемых в окислительном растворе неорганических солей, содержащих кислород, что приводит к снижению температуры выпадения кристаллов, увеличению количества поступаемого кислорода и в конечном счете повышению плотности эмульсионных взрывчатых составов. Также за счет использования натриевой селитры на растворение неорганических солей требуется меньшее количество воды, что способствует повышению морозостойкости водомасляной эмульсии.

В качестве нефтепродукта могут использоваться минеральные масла, дизельное топливо и их смеси — для достижения оптимальной вязкости эмульсии 20000-30000 сантипуаз (10-2·Па·с).

Одним из наиболее важных компонентов эмульсии является применяемый эмульгатор, поскольку от его эффективности зависит стабильность эмульсии. При выборе эмульгатора должны были соблюдаться следующие требования: соответствие гидрофильно-липофильных балансов эмульгатора и топливного раствора, высокая эмульгирующая способность, длительная стабильность эмульсии в процессе хранения и использования. Исходя из этих требований предпочтение было отдано эмульгаторам «Амфора» и «Lubrizol LZ 2820», имеющим идентичный показатель гидрофильно-липофильных балансов в пределах 3-6.

Следовательно, составы II-IV эмульсионного взрывчатого вещества обеспечивают заявленный технический результат — увеличение эффективности действия взрыва.

Технология (способ) изготовления предлагаемого в изобретении эмульсионного состава для ВВ разработана таким образом, чтобы исключить в процессе производства дополнительные технологические операции, сократить количество используемого оборудования и обслуживающего персонала, что достигается использованием принципа объединения нескольких технологических операций в одном модуле. Блок-схема по производству эмульсии для ВВ показана на фиг.2, где следующими номерами узлов представлены: узел I — модульная емкость приготовления раствора окислителя, со встроенной мешалкой и обогревом, узел II — модульная емкость приготовления топливного раствора, со встроенной мешалкой и обогревом, узел III — модуль приготовления эмульсии, узел IV — модуль водоподготовки, узел V — модуль приготовления газогенерирующей добавки и узел VI — вспомогательный модуль с секциями для хранения сырья.

Дополнительно следующими позициями обозначены основные агрегаты и аппараты линии по приготовлению эмульсии: емкость для воды 13, реактор 14 для приготовления раствора NaNO2, узел фильтрации 15 и перекачки окислительного раствора, узел распределения 16 и перекачки топливного раствора, диспергатор 17, накопительная емкость 18 для готовой эмульсии, щит управления 19, радиатор отопления 20 и система обогрева 21 при помощи теплоносителя.

Технология изготовления эмульсионного состава по таблице 3 главным образом отличается от применяемой в мировой практики тем, что в качестве производственных комплексов (заводов) применены модули контейнерного типа, с возможностью оперативной их дислокации практически на любой территории вблизи мест ведения взрывных работ. Технологический модульный комплекс состоит из двух изоцестерн с тепловой рубашкой и вмонтированными в них аппаратами перемешивания, которые используются для приготовления топливного раствора и раствора окислителя, производственного модуля контейнерного типа, где выполняется основной процесс приготовления водомасляной эмульсии и выдачи ее потребителю, а также портативной дизельной котельной 22 и вспомогательными секционными модулями. Такой подход к технологии изготовления эмульсии в полной мере соответствует всем задачам изобретения.

Технология изготовления эмульсионного состава, благодаря использованию модулей контейнерного типа и применению принципа объединения нескольких технологических операций в одном модуле, сочетает в себе безопасность, малое энергопотребление, компактность, мобильность перемещения, минимизацию обслуживающего персонала и достаточную производительность (годовая производительность модульного производства по приготовлению эмульсии при односменной (8 часов) работе — 7,5 тысяч тонн), что влечет за собой упрощение конструкции и уменьшение стоимости производственных комплексов.

1. Эмульсионный состав для водоустойчивых взрывчатых смесей, включающий раствор окислителя из воды и аммиачной селитры и эмульгатор, отличающийся тем, что раствор окислителя включает кислоту уксусную 70%-ную, тиомочевину в качестве катализатора, натр едкий 40%-ный и натрий азотнокислый, а эмульгатор смешан с нефтепродуктом для образования топливного раствора при следующем соотношении компонентов, в мас.%:Раствор окислителя

Селитра аммиачная 72,00
Вода 16,35
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00

2. Эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество, содержащее водомасляную эмульсию, аммиачную селитру, газогенерирующую добавку и нефтепродукты, отличающееся тем, что в качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр, эмульсионное взрывчатое вещество включает гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Эмульсия 80,00-30,00
Аммиачная селитра 18,60-65,70
Дизельное топливо 1,20-4,20
Раствор для газификации 0,20-0,10
при этом водомасляная эмульсия включает, в мас. %:Раствор окислителя
Селитра аммиачная 72,00
Вода 16,35
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00

Эмульгированные топлива: проблемы и перспективы

Проанализированы причины недостаточно широкого использования водотопливных эмульсий в российской теплоэнергетике. Рассказывается о вновь созданной и успешно опробованной (путём сжигания в котле полученного топлива) Системе Приготовления жидких Топлив, способной расширить области использования топливных эмульсий. СПТ осуществляет фильтрацию и подогрев компонентов топлива, его дозированное обводнение и дисперирование с образованием Сверхстойких Водо -Топливных Эмульсий (СВТЭ), а также подогрев эмульсионного топлива до оптимальной для сжигания температуры. СВТЭ получена путём прокачки смеси исходных компонентов через волновой диспергатор ( в корпусе которого на неподвижной оси вращаются под действием потока топлива две турбины в противоположных направлениях). Высокие характеристики дисперсности СВТЭ подтверждены микроскопическими наблюдениями в Национальном ядерном центре (г. Астана, Республика Казахстан). Стойкость к расслоению эмульгированного топлива доказана автором совместно с Евразийским национальным университетом (ЕНУ) им. Гумилёва (г. Астана) путём центрифугирования, а высокие теплотехнические и экологические свойства – сжиганием на одном из котлов котельной того же Университета.

Проанализированы причины недостаточно широкого использования водотопливных эмульсий в российской теплоэнергетике. Рассказывается о вновь созданной и успешно опробованной (путём сжигания в котле полученного топлива) Системе Приготовления жидких Топлив, способной расширить области использования топливных эмульсий. СПТ осуществляет фильтрацию и подогрев компонентов топлива, его дозированное  обводнение и дисперирование с образованием  Сверхстойких Водо -Топливных Эмульсий (СВТЭ), а также подогрев эмульсионного топлива до оптимальной для сжигания температуры. СВТЭ получена путём прокачки смеси исходных компонентов через волновой диспергатор ( в корпусе  которого на  неподвижной оси вращаются под действием потока топлива две турбины  в противоположных  направлениях). Высокие характеристики дисперсности СВТЭ подтверждены микроскопическими наблюдениями в Национальном ядерном центре (г. Астана, Республика Казахстан). Стойкость к расслоению эмульгированного топлива доказана автором совместно с Евразийским национальным университетом (ЕНУ) им. Гумилёва (г. Астана) путём  центрифугирования, а высокие теплотехнические и экологические свойства – сжиганием на одном из котлов котельной того же Университета. 

Состояние вопроса

Повышение экономичности  и экологической чистоты  тепловых установок  на жидком топливе очень актуально.  Действенным средством  достижения  этих требований служат  топливные эмульсии (ТЭ): вода — мазут, вода — дизельное топливо,  вода — мазут — угольная пыль. Изучение водотопливных и, в частности, водомазутных эмульсий (ВМЭ), началось в СССР в 60-х годах прошлого века [1]. Было проведено много теоретических и прикладных  исследований. Расчеты и экспериментальные данные[2-7], [9,10, 12,13] однозначно говорят о том, что перевод котлов на сжигание ВТЭ является целесообразным, т.к. это улучшает как их энергетические показатели, так и экологическую чистоту выбросов. Разумеется, вода не горит (сама по себе!) в составе топливной эмульсии, но водяной пар распадается на радикалы, которые катализируют окислительные реакции при горении топлива. Химия сгорания ТЭ вполне ясно описана в источнике [12], поэтому автор далее не конкретизирует эту сторону вопроса. Кроме того,  эмульгирование жидких углеводородов обеспечивает возможность утилизации обводнённых стоков мазутных резервуаров,  с вводом в хозяйственный оборот всего содержащегося  в них мазута. При этом водомазутные эмульсии стабильно горят при содержании воды до 50 объёмных процентов. Диспергирование обводнённых нефтепродуктов  позволяет утилизировать жидкие отходы, в том числе подтоварные воды танкеров, нефтеостатки и крекинг-остатки.

Тем не мене, коренные  показатели эмульсий, характеризующие их стабильность (неизменность структуры при хранении)  за прошедшие полвека изменились мало. Очевидно, это обусловлено исчерпанием технических возможностей используемого для приготовления эмульсий оборудования (роторно-пульсационных аппаратов (РПА) и кавитаторов статического типа), а также экономической нецелесообразностью диспергации эмульсий магнитострикционными генераторами ультразвука. Здесь надо упомянуть и о «хорошо забытом старом» — аппаратах вихревого слоя, где диспергация происходит на ферромагнитных иглах во вращающемся электромагнитном слое. Такие диспергаторы поставляет одна российская фирма в Нижнем Новгороде, а также украинская фирма из города Полтава. Но диспергаторыэтого типа не получили широкого распространения по причине высокой удельной энергоёкости.

Нельзя признать случайным, что  ни в одной  из десятков профильных публикаций не освещена детально стойкость ТЭ к расслоению при хранении, применительно к конкретному способу их получения. А ведь стабильность структуры ТЭ – важнейший эксплуатационный показатель! Не встречались автору и работы, содержащие подробное ТЭО применения в теплоэнергетике конкретных систем приготовления ТЭ, хотя  число публикаций на тему ТЭ многократно превышает количество промышленных объектов в России, где ТЭ применяются. Источнику  [8], по всей видимости,  принадлежит печальный рекорд отрыва от реальности и разительного  расхождения  заголовка  статьи (весьма пафосного!) с её содержанием.  Вместо топлива авторы экспериментируют с … минеральным маслом («… нами проведены эксперименты с водомасляной (минеральное масло) эмульсией при ее приготовлении методом перемешивания…Частота вращения мешалки – 12 об/с. Общее время перемешивания – до 20 мин»). Почему для эмульгирования  с водой не было использовано топливо, и кто в дальнейшем станет готовить эмульсию путём перемешивания в течение 20 минут?!  Возможно ли посредством низкооборотистой мешалки получить дисперсность эмульсии в один микрон (а именно такие суперпараметры отстаивают авторы как оптимальные)? Почему полученные на не топливах результаты проецируются авторами на ТЭ?  Известно ли им, что мазут – отличный природный эмульгатор, а минеральное масло – нет? Упомянутая  статья не единична, её авторы участвуют в конференциях и симпозиумах и позиционируют себя как эксперты в области эмульгированного топлива…

Похоже,  что авторы  подобных материалов  не понимают, что доклады на симпозиумах, и даже диссертации, не убедят промышленников использовать ТЭ, если эмульсии нестабильны, процесс их приготовления сложен и энергоёмок, а диспергатор капризен и ненадёжен.  В этом отношении особо показателен источник [11]. Его автор пытается доказать превосходство  статического кавитатора(который незначительно отличается от «кавитационного эмульгатора мазута — КЭМ» профессора Кормилицына из того же МЭИ, но только придуманного двадцать лет назад). Но о том, что такой диспергатор ненадёжен в работе (имеет очень узкие проходные каналы, склонные к засорению), а его перенастройка на мазут из другой партии  по силам  разве что кандидату наук, в диссертации нет ни слова. Зато директор Мурманской ТЭС господин Мухин знает о КЭМе не по — наслышке. От него автор узнал (в кулуарах семинара по энергосбережению, проводившемуся ТГК  — 1  30июля 2010г. на Марсовом поле,1 в г. Санкт – Петербург) о проблемах с эксплуатацией таких кавитаторов. Впрочем, с  РПА дела обстоят не лучше. РПА — диспергаторы с электроприводным ротором, имеющим минимальный зазор со статором – тоже  достигли предела своего развития. РПА также склонны к засорению при эксплуатации (но, в отличие от  «косметизированного» КЭМа, засорение РПА не только нарушает процесс диспергации, но и приводит к заклиниванию роторов и поломке приводных электродвигателей). Наиболее видным апологетом РПА принято считать профессора М. Промтова из Тамбовского государственного университета. В своих монографиях  и  статьях профессор  обходит удельную энергоёмкость процесса диспергации стороной (о кратности обработки –  ни слова! Только о «неизменно превосходом результате»). На прямой вопрос автора о кратности обработки, профессор ответил гордым молчанием…

С учётом этих проблемных моментов автор поставил себе задачу ориентироваться на персонал котельных, а не на симпозиумы. Результат не замедлил сказаться. Волновой диспергатор [14] – устройство принципиально нового типа – позволил  получить  сверхстойкие водотопливные эмульсии (СВТЭ).  Ниже описаны результаты работ, выполненных в феврале – марте 2012г. (источник [14] описывает результаты работ в Москве в первом квартале 2010г.). За прошедшее время был не только усовершенствован пилотный образец волнового диспергатора, но и разработана опытно – промышленная СПТ, внедрённая на реальном объекте – котельной, ранее работавшей на дизельном топливе (которое в 2,5 раза дороже, чем ВМЭ). Следует подчеркнуть, что данная СПТ – первая в Казахстане, а успешная проверка стойкости СВТЭ методом центрифугированияпервая в СНГ.  Стойкость полученной ВМЭ  проверена на  центрифуге «Eppendorf»,  на критическом режиме, обеспечивающем отделение ДНК из клеток. Центрифугирование проводил (в НИИ Клеточной биологии и молекулярной генетики ЕНУ)  профессор  Р. Т.  Омаров, которому автор выражает глубокую признательность.

Как работает СПТ

СПТ позволяет получать и сжигать в котлах СВТЭ на основе жидких углеводородов. СВТЭ не теряют качества при длительном (много  месяцев) хранении и отлично горят, с высокой тепловой эффективностью и пониженным содержанием вредных отходящих газов. Такие свойства топлива стало возможным экономично получать на комплексе оборудовании, ядром которого является волновой диспергатор(фото1). Исходные продукты поступают из насоса в центральный патрубок диспергатора.  Конструкция  диспергатора полностью исключает засорение проточной части в процессе эксплуатации и заклинивание роторов. Переналадка этого аппарата при поступлении топлива из другой партии поставки не требуется (в отличие от кавитаторов статического типа). Падение давления на диспергаторе крайне незначительно, что также выгодно отличает его от диспергаторов статического типа.

ФОТО 1

  Обводнённые нефтепродукты (содержание воды 20% и выше) прокачиваются через диспергатор. Внутри него  достигается  разрыв сплошности топлива  под действием мощных сдвиговых напряжений, что порождает пустоты – т.н. каверны. Внутри каверн — пары жидкости и газы (последние перед тем были растворены в жидкости). Кавитационные пузырькиобразуются в тех местах каверн, где давление в жидкости становится ниже некоторого критического. Эти явления вызывают вторичные эффекты в жидкости, которые способствуют интенсивному смешению,  дроблению и диспергированию компонентов эмульсии. Кавитационный процесс реализован таким образом, что все ударно-волновые явления происходят непосредственно в потоке жидкости, не затрагивая материала корпуса и элементов конструкции, чем обеспечивается долговечность диспергатора.

  В процессе прямых гидроударов высокой амплитуды (генерируются, когда внутренний ротор циклически перекрывает каналы вихревых камер внешнего ротора) происходят структурные и молекулярные изменения агломератов, изначально присутствующих в мазуте, разрушение органических и минеральных примесей. Обеспечивается интенсивное перемешивание и диспергирование даже многокомпонентных несмешиваемых жидкостей (с наличием твердых включений). В результате получается  однородная СВТЭ (фото2 – эмульсия под микроскопом, цена деления 65микрон),  вода не отделяется даже через 10 минут обработки эмульсии на центрифуге  EPPENDORF (фото3)при частоте 13 000 оборотов/мин!

   Следует обратить внимание, что для отделения воды от нефтепродуктов сейчас на рынке успешно продаются центрифуги ( в частности, компании «SIMAS»  http://www.simas.ru/products/research/research/waterpetr/a/) с частотой вращения «всего»  1850 оборотов в минуту! Это подтверждает  качество СВТЭ и практическую эффективность волнового диспергатора (в котором объединены сразу четыре метода физического воздействия на жидкости: интенсивная турбулизация, кавитационное воздействие, гидроудары высокой амплитуды прямого типа, трибостатический эффект). При этом удельное энергопотребление на создание СВТЭ в среднем составляет 0,2  кВт/т топлива.

ФОТО 2

ФОТО 3

Структура и механизм сгорания водомазутной эмульсии.

Углеводороды обычного мазута находится в агрегатированном (связанном) состоянии. При поджигании распылённых горелкой капель такого топлива процесс горения начнется на активной стороне каждого большого, «слипшегося» полимерного звена — кластера. При этом сгорание парафинов или серы будет неполным (что приводит к  токсичным выбросам). Несгоревший мазут откладывается на поверхностях теплообменников и снижает КПД котла. Простое перемешивание смеси мазута и воды (даже интенсивное) не приводит к созданию мелкодисперсной эмульсии. Вода по-прежнему будет находится в смеси в виде слишком крупных фрагментов, препятствующих  эффективному горению топлива.

Правильное диспергирование обводнённого мазута влечёт целый ряд положительных последствий:

  • рвутся кластеры тяжёлого топлива, при этом образуется большое количество активных сторон молекул, которые вступают в процесс  сгорании значительно быстрее;
  • происходит разрыв слабых молекулярных связей, с образованием углеводородов более лёгкого состава;
  • вода переходит в мелкодисперсное состояние (что не тормозит горение так, как крупные вкрапления воды) с образованием свободных радикалов H и OH, которые участвуют в процессе горения как катализаторы.

В СВТЭ, полученной на волновом диспергаторе,  вода разбивается на капли размером 4-15 мкм, капли воды равномерно распределяются по всему объему топлива и становятся диполем. На этот диполь происходит налипание углеводородного топлива с  образованием мицеллы — капли воды внутри топливной оболочки. Капли воды не соединяются в более крупные из — за наличия углеводородной оболочки,  а оболочка топлива крепко держится на  капле ( из — за наличия в капле заряда). Дисперсная структура ВМЭ обеспечивает вторичный распыл топлива в пламени (Рис.5). Мицелла (изображена в верхнем правом углу рис.5), попавшая в зону горения,  начинает нагреваться. Тмпературы кипения воды и мазута существенно отличаются (примерно на 200 град. С). Вода резко вскипает, а мазут в это время остается пока еще в жидком состоянии и препятствует испарению капель воды. При достижении внутри мицеллы критического давления происходит микровзрыв (перегретый водяной пар разрывает топливную оболочку и распыляет ее). Происходит многократное увеличение площади соприкосновения топлива с кислородом воздуха, что равнозначно распылению топлива при давлении на форсунках в 150-300 кг/см2. Экономия происходит за счет более полного сгорания исходного мазута. Кроме того во время горения эмульсии снижается температура отходящих газов (без снижения температуры в топке и производительности котла), это свидетельствует об увеличении КПД  котла.

РИС.4

Предлагаемая технология позволяет перевести котельные, ранее работавшие на дизельном топливе, на ВМЭ. Это экономически выгодно, поскольку дизельное топливо существенно дороже, а водомазутная СВТЭ по калорийности не уступает исходному топливу и сгорает с минимальными выбросами вредных газов и сажи в атмосферу. На Фото 6 – котёл дизельной котельной, переведённый на водомазутную СВТЭ, приготовленную с помощью волнового диспергатора(г.Астана). Котёл, работающий на новом топливе, оборудован красной горелкой. Перед котлом на Фото 5 – кандидат технических наук, инженер — теплофизик Ким В.М., директор Инновационного парка ЕНУ им. Гумилёва, осуществивший успешное руководство созданием Лаборатории альтернативных топлив, в состав которой вошла разработанная автором настоящей статьи СПТ.

ФОТО 5

На Фото 6 – пламя горящей в котле (Фото5) водомазутной СВТЭ (вид через смотровой глазок на передней панели котла), 25 февраля 2012г.

ФОТО 6

Доктор технических наук, сотрудник ЕНУ Аскар Баубек, провёл сжигание ВМЭ, содержащей 25% воды, в своей домашней лаборатории на горелке вихревого типа собственной конструкции (имеет патент РФ на полезную модель). Факел горелки показан на Фото7(которое любезно предоставлено доктором Баубеком) . Боковое пламя  вырывается из запального отверстия (для розжига горелки доктора Баубека используется газовая зажигалка). По цвету пламени и его устойчивости можно сделать вывод о высоких теплотехнических характеристиках СВТЭ, полученных на волновом диспергаторе.

ФОТО 7

Заключение

Следует отметить, что ультрадисперсные СВТЭ на основе мазута обладают существенно меньшей вязкостью, нежели исходный мазут. Это позволяет перекачивать их по трубопроводам мазутного хозяйства при существенно более низких температурах (порядка 50градусов Цельсия), а также подавать на сжигание при пониженных температурных параметрах (на 20 и более градусов ниже, чем при использовании необработанного топлива), что создаёт дополнительные источники экономии при эксплуатации топливосжигающих объектов. Становится возможным приготавливать топливные эмульсии задолго до момента их сжигания, превращать обводнённые нефтешламы и отработанные масла в полноценное топливо для  котлов и печей с длительным сроком хранения (много месяцев). Помимо описанного выше особого качества ВТЭ, СПТ имеет и другие  конкурентные преимущества:

  1. На рынке отсутствуют системы подобного типа производительностью более шести кубометров в час. Предлагаемая СПТ может обрабатывать в десять и более раз больше топлива, что позволяет использовать её на крупных тепловых электростанциях, металлургических комбинатах. Выше был описан волновой диспергатор производительностью 3…5 кубометров в час (троекратная обработка топлива). Однако, имеется диспергатор и другого типоразмера [14], обеспечивающий в 6…8 раз большую производительность.
  2. СПТ имеет малую удельную энергоёмкость, надёжна  и неприхотлива в работе, что минимизирует эксплуатационные затраты.
  3. Волновой диспергатор обеспечивает комплексное воздействие на жидкие среды,  что расширяет возможности СПТ по сравнению с существующей на рынке продукцией аналогичного назначения — РПА и кавитаторами статического типа.
  4.  

Эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество и эмульсионный состав для водоустойчивых взрывчатых веществ

Изобретение относится к области изготовления безопасных водоустойчивых эмульсионных взрывчатых составов для эффективного использования энергии, образующейся при протекании реакции взрывчатого превращения, в промышленных целях.

С начала 2000-х годов на территории постсоветского пространства, в частности Казахстане и России, бурными темпами при производстве взрывных работ на горнодобывающих предприятиях внедряются эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ) на основе дисперсных систем, состоящие из двух взаимно нерастворимых жидкостей, одна из которых распределяется в другой в виде мельчайших капель.

Одна важная особенность ЭВВ заключается в том, что сам состав не является взрывчатым веществом без принудительного регулирования объемной концентрации энергии заряда ЭВВ, достижения восприимчивости его к инициирующему импульсу и изменения критического диаметра детонации, что достигается изменением плотности ЭВВ за счет введения в него химических агентов (химическая газогенерация) или механических добавок (стеклосфера, перлит, низкоплотные полимеры). Кроме того, ЭВВ могут содержать гранулированную (пористую) аммиачную селитру или смеси типа ANFO, в этом случае процентное содержание эмульсии может варьироваться от 30 до 70%. За счет этой особенности ЭВВ являются наиболее безопасными в изготовлении и применении по сравнению со штатными промышленными взрывчатыми веществами.

Известны взрывчатые составы «Порэмит», «Эмулан», «Гранэмит», «Эмонит», «Анемикс», «Эмулит», которые в общем виде можно отнести к группе ЭВВ, в качестве одного из компонентов которых используются так называемые обратные (инвертные) эмульсии по типу «вода в масле», состоящие из растворов аммиачной, натриевой и кальциевой селитр и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами — В.Л. Барон, В.Х. Кантор «Техника и технология взрывных работ в США». — М.: Недра, 1989, стр.88, 90. Для изготовления таких эмульсионных составов в мировой практике используются промышленные стационарные комплексы, требующие внушительных размеров земельных отводов и помещений с большой площадью, а также большое количество вспомогательных помещений и служб.

В зависимости от соотношения эмульсии и сухой фазы (гранулированной аммиачной селитры) может изготавливаться множество марок указанных составов. На практике используют соотношения в пределах от 30 до 70% мас. эмульсии и, соответственно, от 70 до 30% — гранулированной аммиачной селитры. По опыту работы установлено, что смеси с содержанием более 70% эмульсии не экономичны в применении, т.к. в составе эмульсии содержится вода (от 13 до 18% мас.), которая химически не участвует во взрыве, является балластом и снижает теплоту взрыва. Составы с содержанием эмульсии менее 30% также неэкономичны: для заполнения свободного межгранульного пространства селитры требуется 30-35% жидкой фазы (эмульсии). Дальнейшее уменьшение содержания в смеси эмульсии приведет к появлению между гранулами незаполненных воздушных промежутков, из-за чего уменьшится объемная концентрация энергии такого взрывчатого вещества. Для достижения эффекта 100%-ного заполнения эмульсией межгранульного пространства необходимо каждый раз (для каждой партии селитры, для каждого завода-изготовителя) определять свободный объем межгранульного пространства.

Прототипом изобретения является эмульсионное взрывчатое вещество, содержащее 10-45 мас.% твердого нитрата аммония и до 100 мас.% газифицированной эмульсии типа «вода в масле», при этом эмульсия содержит 13-18 мас.% воды, 3-9,5 мас.% масла индустриальные, 1-3,5 мас.% эмульгатора, остальное до 100 мас.% аммиачной селитры, газогенерирующая добавка 0,4-2,5 мас.% сверх 100, причем газифицированная обратная эмульсия содержит 0,09-6,0 мас.% дополнительного компонента, образующего ионы металлов. Также дополнительно в состав эмульсии может быть включен карбамид 0,5-2,5 мас.% (RU 2446134, С06В 31/28, С06В 47/14, 23.07.2010).

Недостатки прототипа состоят в следующем.

Во-первых, ввиду присутствия в составе эмульсии окислительной фазы в виде водного раствора только аммиачной селитры сокращается диапазон регулирования в эмульсионном взрывчатом составе кислородного баланса, а также повышается содержание воды или возрастают затраты энергии, необходимой для прогрева перенасыщенного водного раствора аммиачной селитры для растворения необходимого количества последней. Вследствие этого увеличивается чувствительность эмульсии к воздействию низких температур.

Во-вторых, наличие в рецептурном составе в качестве горючей фазы только индустриальных масел сокращает диапазон регулирования вязкости готовой эмульсии.

В-третьих, протекание процесса газогенерации эмульсии происходит достаточно медленно и не достигается равномерного распределения газовых включений по эмульсии в требуемом количестве с определенными размерами.

Из-за приведенных выше недостатков теряется стабильность и ухудшаются взрывные характеристики эмульсионных взрывчатых составов, изготавливаемых на основе этой эмульсии, что ограничивает область их применения. Технология изготовления прототипа и аналогичных эмульсий в мировой практике осуществляется на стационарных комплексах (заводах). Например, технологические операции по приготовлению компонентов порэмита (ЭВВ, изготовляемое на стационарных пунктах. Состоит из эмульсии и газогенерирующей добавки, водного раствора нитрата натрия. В состав эмульсии входит селитра аммиачная, селитра натриевая, нефтепродукты и вода) на заводе «Знамя» (фиг.1 — аппаратурно-технологическая схема приготовления эмульсии порэмита на заводе «Знамя» г.Киселевск) представлены следующим образом.

Эмульгатор готовят в отдельном помещении в специально приспособленном для этой цели аппарате при температуре 65±2°С (I — узел приготовления эмульгатора на фиг.1). Нефтепродукты хранятся в отдельных емкостях 1 для хранения. Аппарат оборудован нагревателем, перемешивающим устройством, аппаратурой и приборами для дозирования компонентов и контроля температуры. Подогретый в реакторе 2 для варки эмульгатора готовый эмульгатор по трубопроводу, оснащенному паровой рубашкой, транспортируют в узел перемешивания эмульгатора с минеральными маслами (II — узел перемешивания эмульгатора с минеральными маслами на фиг.1). Приготовление смеси производится при непрерывном перемешивании до получения однородной массы.

Узел приготовление раствора окислителя (III — узел приготовления раствора окислителя на фиг.1) расположен в рядом стоящем здании, куда доставляют аммиачную и натриевую селитру, помещая в приемные бункера 3. Мешки растаривают вручную (поз.4). Аммиачную и натриевую селитру по отдельности подают ленточным транспортером 5 в реактор 6, предварительно наполненный необходимым для растворения селитры количеством подогретой воды. Затем при непрерывном перемешивании при температуре 75°С готовится раствор окислителя плотностью 1,456 г/см3 либо 1,370 г/см3 в зависимости от того, какой тип порэмита изготавливается. Дозировка компонентов ведется объемным методом непосредственно в реакторе.

Готовый раствор окислителя перекачивается насосами 7 в емкость 8 для хранения, где поддерживается заданная температура.

Для приготовления эмульсии раствор окислителя и смесь эмульгатора с минеральным маслом подают в реактор 9 с мешалкой для предварительного перемешивания, после чего смесь перетекает в аппарат эмульгирования 10 для окончательного смешения.

Аппарат эмульгирования разработан ГосНИИ «Кристалл» и представляет собой герметично закрытый для предотвращения подсоса воздуха реактор объемом от 100 до 150 л. Число оборотов мешалки 750 об/мин. Мощность двигателя мешалки 55 кВт.

Готовая водомасляная эмульсия из аппарата эмульгирования по подогреваемому при помощи паровой рубашки трубопроводу насосам подается в смесительно-зарядные машины 11.

Модуль по приготовлению газогенерирующей добавки расположен в отдельно стоящем здании (VI — узел приготовления газогенерирующей добавки на фиг.1). В реактор 12 с мешалкой подается вода и нитрит натрия. При непрерывном перемешивании и подогреве готовится пятипроцентный раствор NaNO2. Температура перекачиваемого в СЗМ готового раствора ГГД 80±5°С.

Годовая производительность установки по приготовлению эмульсии порэмита 25 тысяч тонн.

Аналогичная технологическая линия НПО «Кристалл» запатентована в SU 1790152, С06В 21/00, опубл. 15.10.1994.

Техническая задача, которая решается изобретением — необходимость создания эмульсионного состава, который может применяться после его газогенерации самостоятельно (закачиваться под столб воды) или в смеси с гранулами аммиачной селитры (заряжаться вручную, при подаче шнековым устройством). Технология приготовление эмульсионного состава должна сочетать в себе безопасность, малое энергопотребление, компактность, мобильность перемещения, минимизацию обслуживающего персонала и достаточную производительность, что влечет за собой упрощение конструкции и уменьшение стоимости производственных комплексов.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении стабильности и увеличении эффективности действия взрыва.

Указанный технический результат достигается тем, что в эмульсионном взрывчатом веществе, содержащем водомасляную эмульсию, аммиачную селитру, газогенерирующую добавку и нефтепродукты, в качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр, при этом эмульсионное взрывчатое вещество дополнительно включает в себя гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Наименование компонента Массовая доля, мас.%, не менее для составов
Эмульсия 80,00-30,00
Аммиачная селитра 18,60-65,70
Дизельное топливо 1,20-4,20
Раствор для газификации 0,20-0,10

Указанный технический результат достигается тем, что эмульсионный состав для водоустойчивых промышленных взрывчатых смесей, представляющий собой газифицированную водомасляную эмульсию, включающую в себя раствор окислителя с водой, аммиачной селитрой и газогенерирующей добавкой, а также эмульгатор, дополнительно включает в себя в растворе окислителя кислоту уксусную 70%-ную, тиомочевину и натр едкий 40%-ный, в качестве газогенерирующей добавки использован натрий азотнокислый, а эмульгатор смешан с нефтепродуктом для образования топливного раствора в массовой доли, %, не менее

Раствор окислителя
Селитра аммиачная 72,00
Вода 16,35
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00

Указанный технический результат достигается тем, что в эмульсионном взрывчатом веществе, содержащем водомасляную эмульсию, аммиачную селитру, газогенерирующую добавку и нефтепродукты, в качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр, при этом эмульсионное взрывчатое вещество дополнительно включает в себя гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Наименование компонента Массовая доля, мас.%, не менее для составов
Эмульсия 80,00-30,00
Аммиачная селитра 18,60-65,70
Дизельное топливо 1,20-4,20
Раствор для газификации 0,20-0,10

при этом водомасляная эмульсия включает в себя, мас.%:

Раствор окислителя
Селитра аммиачная 72,00
Вода 16,35
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.

На фиг.1 — схема технологической линии по производству порэмита — прототип;

фиг.2 — схема технологической линии по производству эмульсии для ВВ согласно настоящему изобретению.

Согласно настоящему изобретению рассматривается эмульсионное водоустойчивое взрывчатое вещество (ВВ) и эмульсионный состав для этого ВВ и других водоустойчивых промышленных взрывчатых смесей.

Эмульсионное взрывчатое вещество содержит водомасляную эмульсию, аммиачную селитру, газогенерирующую добавку и нефтепродукты. В этом в ВВ в качестве нефтепродуктов использовано дизельное топливо, водомасляная эмульсия выполнена на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр. ВВ дополнительно включает в себя гранулированную аммиачную селитру, которую механически смешивают с указанной эмульсией при следующем соотношении компонентов, мас.% (таблица 1):

Таблица 1
Наименование
компонента
Массовая доля, мас.%, не менее для составов
Эмульсия 80,00-30,00
Аммиачная селитра 18,60-65,70
Дизельное топливо 1,20-4,20
Раствор для газификации 0,20-0,10

Таким образом, ВВ включает в себя эмульсию на основе водного раствора аммиачной и натриевой селитр, буферный раствор, катализатор и смеси нефтепродуктов с эмульгаторами, а также — гранулированную аммиачную селитру, при изготовлении эмульсию и гранулированную аммиачную селитру механически смешивают при следующем соотношении компонентов, мас.%, таблица 2 (приведены примеры четырех составов ВВ, в первом из которых гранулированная аммиачная селитра и дизельное топливо не используются):

Таблица 2
Наименование компонента Массовая доля, мас.%, не менее для составов
I-100 II-80 III-70 IV-30
Эмульсия 99,75 80,00 70,00 30,00
Аммиачная селитра 18,60 28,00 65,70
Дизельное топливо 1,20 1,80 4,20
Раствор для газификации 0,25 0,20 0,20 0,10

Из приведенных в таблице 1 данных следует, что в составы II-IV дополнительно вводится дизельное топливо, необходимое для корректировки кислородного баланса смеси гранулированной селитры и эмульсии, а также для повышения энергетических показателей взрывчатого состава, так как дизельное топливо имеет высокую теплоемкость (около 41868 кДж/кг), что способствует более активному взаимодействию его с нитратом аммония в реакции взрывчатого превращения.

Рецептура предусматривает содержание газогенерирующей добавки водного раствора нитрита натрия не сверх 100%, как реализуется в прототипе и большинстве используемых эмульсионных взрывчатых составов, а учитывается в общем балансе, что позволяет более точно засчитать энергетические показатели взрывчатого состава.

Наличие широкого диапазона составов эмульсионного взрывчатого вещества предусматривает его использование во всех горнотехнических условиях при производстве взрывных работ, а при использовании универсальных смесительно-зарядных машин, способных производить заряжание скважин как под столб воды (закачкой насосом через шланг), так и насыпным способом (шнеком), можно за счет разности плотностей заряжаемых взрывчатых составов обеспечить оптимальные условия разрушения горных пород до нужной фракции.

Однако наиболее важную роль в эмульсионном взрывчатом веществе играет предлагаемый в таблице 3 рецептурный состав водомасляной эмульсии.

Таблица 3
Наименование компонента Массовая доля, %, не менее
Раствор окислителя
Селитра аммиачная 72,00
Вода 16,35
Натрий азотнокислый 4,00
Кислота уксусная 70%-ная 0,25
Тиомочевина 0,25
Натр едкий 40%-ный 0,05
Топливный раствор
Нефтепродукт 6,10
Эмульгатор 1,00
Всего 100

Основнымы достоинствами данной рецептуры водомасляной эмульсии являются ее свойства, позволяющие при введении в состав эмульсии газогенерирующей добавки и, при необходимости, смешении с гранулированной аммиачной селитрой и дизельным топливом получить безопасный и сбалансированный взрывчатый состав со стабильными эксплуатационными и взрывчатыми свойствами.

Главной отличительной особенностью данного состава водомасляной эмульсии от используемой в прототипе является применение в рецептуре методов, способствующих поддержанию рН эмульсии на уровне 4-5, с целью производить быстрое насыщение газом эмульсии химическим способом, осуществляемое как при низких, так и при высоких температурах без продуцирования NOx в течение процесса газообразования. Для протекания такой реализации также предусмотрено использование ускорителя (катализатора) образования газов — тиомочевины. Для поддержания нужного значения рН эмульсии используется буферный раствор слабой кислоты — уксусная кислота и сильного основания — натр едкий. При замещении аммиачной селитры 4-15% натриевой селитрой также увеличивается скорость газообразования, увеличивается количество растворяемых в окислительном растворе неорганических солей, содержащих кислород, что приводит к снижению температуры выпадения кристаллов, увеличению количества поступаемого кислорода и в конечном счете повышению плотности эмульсионных взрывчатых составов. Также за счет использования натриевой селитры на растворение неорганических солей требуется меньшее количество воды, что способствует повышению морозостойкости водомасляной эмульсии.

В качестве нефтепродукта могут использоваться минеральные масла, дизельное топливо и их смеси — для достижения оптимальной вязкости эмульсии 20000-30000 сантипуаз (10-2·Па·с).

Одним из наиболее важных компонентов эмульсии является применяемый эмульгатор, поскольку от его эффективности зависит стабильность эмульсии. При выборе эмульгатора должны были соблюдаться следующие требования: соответствие гидрофильно-липофильных балансов эмульгатора и топливного раствора, высокая эмульгирующая способность, длительная стабильность эмульсии в процессе хранения и использования. Исходя из этих требований предпочтение было отдано эмульгаторам «Амфора» и «Lubrizol LZ 2820», имеющим идентичный показатель гидрофильно-липофильных балансов в пределах 3-6.

Следовательно, составы II-IV эмульсионного взрывчатого вещества обеспечивают заявленный технический результат — увеличение эффективности действия взрыва.

Технология (способ) изготовления предлагаемого в изобретении эмульсионного состава для ВВ разработана таким образом, чтобы исключить в процессе производства дополнительные технологические операции, сократить количество используемого оборудования и обслуживающего персонала, что достигается использованием принципа объединения нескольких технологических операций в одном модуле. Блок-схема по производству эмульсии для ВВ показана на фиг.2, где следующими номерами узлов представлены: узел I — модульная емкость приготовления раствора окислителя, со встроенной мешалкой и обогревом, узел II — модульная емкость приготовления топливного раствора, со встроенной мешалкой и обогревом, узел III — модуль приготовления эмульсии, узел IV — модуль водоподготовки, узел V — модуль приготовления газогенерирующей добавки и узел VI — вспомогательный модуль с секциями для хранения сырья.

Дополнительно следующими позициями обозначены основные агрегаты и аппараты линии по приготовлению эмульсии: емкость для воды 13, реактор 14 для приготовления раствора NaNO2, узел фильтрации 15 и перекачки окислительного раствора, узел распределения 16 и перекачки топливного раствора, диспергатор 17, накопительная емкость 18 для готовой эмульсии, щит управления 19, радиатор отопления 20 и система обогрева 21 при помощи теплоносителя.

Технология изготовления эмульсионного состава по таблице 3 главным образом отличается от применяемой в мировой практики тем, что в качестве производственных комплексов (заводов) применены модули контейнерного типа, с возможностью оперативной их дислокации практически на любой территории вблизи мест ведения взрывных работ. Технологический модульный комплекс состоит из двух изоцестерн с тепловой рубашкой и вмонтированными в них аппаратами перемешивания, которые используются для приготовления топливного раствора и раствора окислителя, производственного модуля контейнерного типа, где выполняется основной процесс приготовления водомасляной эмульсии и выдачи ее потребителю, а также портативной дизельной котельной 22 и вспомогательными секционными модулями. Такой подход к технологии изготовления эмульсии в полной мере соответствует всем задачам изобретения.

Технология изготовления эмульсионного состава, благодаря использованию модулей контейнерного типа и применению принципа объединения нескольких технологических операций в одном модуле, сочетает в себе безопасность, малое энергопотребление, компактность, мобильность перемещения, минимизацию обслуживающего персонала и достаточную производительность (годовая производительность модульного производства по приготовлению эмульсии при односменной (8 часов) работе — 7,5 тысяч тонн), что влечет за собой упрощение конструкции и уменьшение стоимости производственных комплексов.



Способ изготовления эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания взрывных скважин, смесительно-зарядная машина для реализации способа

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к взрывным работам, и может быть использовано при ведении взрывных работ с применением смесительно-зарядных машин (СЗМ) для механизированного приготовления эмульсионного взрывчатого вещества (ЭВВ) в процессе заряжания скважин на открытых горных работах.

Известно использование при ведении взрывных работ ЭВВ Украинит-ПП-2Б. Изготовление этого ЭВВ производят на местах применения с помощью транспортных СЗМ путем смешивания в соответствующей пропорции эмульсионной композиции (обратной эмульсии водных растворов неорганических нитратов в углеводородной среде) с газогенерирующей добавкой (ГГД), с помощью которой происходит сенсибилизация эмульсии пузырьками газа (Алексеев А.Ю. и др. «Применение устройства для приема, хранения и отгрузки добавки газогенерирующей ГГД-У», Вестник КТУ, вып.25, 2010 г.).

Недостатком способа является сложность хранения и доставки эмульсии без потери температуры к месту ведения взрывных работ, поскольку процесс газификации эмульсии введением ГГД зависит от температуры и требует поддержания температуры в заданном диапазоне, что ведет к ограничению условий применения, особенно в зимнее время.

Наиболее близким техническим решением по сущности и достигаемому результату является способ заряжания взрывных скважин эмульсионным взрывчатым веществом, сенсибилизированным методом газогенерации, включающий приготовление эмульсионного ВВ путем введения в эмульсионную матрицу сжатого воздуха (см. Патент UA №81011, опублик. 26.11.2007).

Недостатком этого способа является необходимость введения в эмульсию для ее сенсибилизации раствора нитрита натрия, что повышает трудоемкость приготовления ЭВВ, не дает возможности провести качественную сенсибилизацию без дополнительного введения в процесс пенообразующих компонентов, а также увеличивает время сенсибилизации эмульсии в скважине, особенно в зимнее время. Все это значительно снижает производительность при ведении горных работ.

Задачей изобретения является повышение производительности при ведении взрывных работ за счет сокращения времени сенсибилизации при приготовлении эмульсии путем аэрации эмульсии сжатым воздухом без введения газогенерирующих компонентов. Технический результат при применении способа заключается в обеспечении независимости процесса сенсибилизации от температуры эмульсии, а также удешевлении ЭВВ за счет исключения дополнительных газогенерирующих компонентов.

Указанная задача решается тем, что в способе изготовления эмульсионного взрывчатого вещества и заряжания взрывных скважин эмульсионным взрывчатым веществом, сенсибилизированным методом газонасыщения, включающем приготовление эмульсионного взрывчатого вещества путем введения в эмульсионную матрицу сжатого воздуха, сжатый воздух и эмульсионную матрицу вводят в динамический смеситель-аэратор, содержащий, по меньшей мере, две последовательно расположенные смесительные камеры, в которых производят получение эмульсионного взрывчатого вещества путем аэрации эмульсионной матрицы. Для предупреждения произвольного взрывания изготавливаемого ЭВВ, производят повышение давления в смесителе-аэраторе не менее 0,2 МПа, приводящее к увеличению критического диаметра детонации ЭВВ до величины, превышающей размер зазоров внутри смесителя-аэратора в зоне механического воздействия на ЭВВ. При этом аэрацию эмульсионной матрицы производят до величины распределенных воздушных пузырьков с размером 30-150 мкм при атмосферном давлении.

Способ осуществляется следующим образом.

После загрузки машины на стационарном пункте компонентами — эмульсией и технологической жидкостью, в качестве которой используется вода или специальный раствор, машина переезжает на заряжаемый блок.

Изготовление ЭВВ производят на местах применения с помощью транспортных смесительно-зарядных машин (СЗМ), которые осуществляют доставку эмульсии и ее сенсибилизацию пузырьками воздуха в процессе заряжания скважин.

На заряжаемом блоке, двигаясь вдоль ряда скважин, машина останавливается у первой скважины. Оператор ориентирует зарядный рукав над ее устьем, включением барабана опускает его до дна скважины. Одновременным включением насоса для эмульсии и компрессора для подачи сжатого воздуха сжатый воздух и эмульсионную матрицу вводят в динамический смеситель-аэратор, содержащий, по меньшей мере, две последовательно расположенные смесительные камеры. Коаксиальное расположение обеих смесительных камер, позволяет провести аэрацию эмульсионной матрицы с величиной распределенных воздушных пузырьков размером 30-150 мкм, что повышает стабильность детонационных характеристик сенсибилизированного ЭВВ за счет более равномерного распределения воздушных пузырьков в объеме эмульсионной матрицы. В зависимости от требуемых показателей детонационной способности ЭВВ, в процессе сенсибилизации может быть использован смеситель и с большим количеством ступеней. Для снижения чувствительности ЭВВ, находящегося в смесителе-аэраторе, к механическим воздействиям и его детонационной способности производят повышение давления в динамическом смесителе-аэраторе, что повышает безопасность изготовления ЭВВ в процессе заряжания скважин.

Наибольший экономический эффект при использовании ЭВВ сенсибилизированного воздухом, будет получен при ведении взрывных работ на карьерах, находящихся на значительном удалении от места изготовления эмульсии, особенно в холодное время года. Поскольку при аэрировании эмульсионной матрицы воздухом на выходе из СЗМ получается уже готовое ЭВВ, нет необходимости в введении в эмульсию газогенерирующей добавки и дальнейшей ее выдержки до окончания процесса газовыделения, скорость которого значительно снижается при снижении температуры эмульсии.

Для реализации предлагаемого способа может быть использована смесительно-зарядная машина, включающая транспортную базу, на которой смонтирован бункер для эмульсии и емкость для технологической жидкости, транспортную магистраль, насосы для подачи эмульсии и технологической жидкости, смеситель компонентов эмульсионного взрывчатого вещества, магистраль подачи готового ЭВВ, шланговый барабан с зарядным рукавом и дозаторы компонентов. Поскольку сенсибилизация ЭВВ производится аэрированием, СЗМ снабжена компрессором для сжатия воздуха. Смеситель компонентов ЭВВ выполнен в виде коаксиального, по меньшей мере, двухступенчатого смесителя-аэратора динамического типа, каждая из ступеней которого содержит ротор с аксиальными лопатками и статор с аксиальными направляющими щелями. Для повышения давления ЭВВ в смесителе-аэраторе, на магистрали подачи готового ЭВВ, смонтировано приспособление, повышающее давление. В качестве такого приспособления может быть применен управляемый дроссель или даже простейшее приспособление в виде шланга уменьшенного проходного сечения.

Для повышения показателей детонационной способности ЭВВ, динамический смеситель-аэратор может иметь дополнительную ступень, размещенную соосно со ступенями основного смесителя-аэратора.

Кроме того, для лучшей аэрации различных видов эмульсии, каждая из ступеней смесителя-аэратора может быть установлена с возможностью независимого регулируемого вращения от других ступеней, что позволит значительно увеличить диапазон изменения детонационной способности ЭВВ.

Изобретение поясняется двумя чертежами, где на фиг.1 схематически представлена система СЗМ управления аэрированием эмульсии ВВ, а на фиг.2 — схема смесителя-аэратора, имеющего дополнительную ступень, размещенную соосно со ступенями основного.

При приготовлении ЭВВ, в котором газификация эмульсии производится сжатым воздухом, система управления аэрированием в СЗМ содержит следующие элементы.

Смеситель-аэратор 1, в который из бункера 2 подается готовая эмульсия. Одновременно в смеситель-аэратор 1 из компрессора 3 через регулятор расхода 4 подают сжатый воздух. В зависимости от требуемых параметров ЭВВ количество подаваемых в смеситель-аэратор компонентов, а также параметры процесса аэрации, такие как частота вращения, давление, производительность, контролируются и управляются посредством системы автоматического управления 5.

Готовое ЭВВ проходит из смесителя-аэратора 1 через приспособление 6, предназначенное для повышения давления, и поступает через зарядный шланг 7 в скважину. Для уменьшения сопротивления в зарядном шланге при заряжании скважины, одновременно с ЭВВ подают техническую жидкость из специальной емкости 8, расположенной на СЗМ. В качестве технической жидкости может быть использована вода или специальные растворы.

Смеситель-аэратор, используемый для приготовления ЭВВ в самоходной зарядной машине, показан на фиг.2. Сама машина может быть в обычном исполнении, но доработанная в соответствии с настоящим изобретением.

Штатная комплектация машины включает транспортную базу, на которой смонтирован бункер для эмульсии и емкость для технологической жидкости, транспортную магистраль, насосы для подачи эмульсии и технологической жидкости, смеситель компонентов эмульсионного взрывчатого вещества, магистраль подачи готового ЭВВ, шланговый барабан с зарядным рукавом и дозаторы компонентов. Для использования машины при изготовлении и заряжании скважин ЭВВ, сенсибилизированного пузырьками воздуха, машина снабжается компрессором 3 и устройством регулируемой подачи сжатого воздуха в смеситель-аэратор 1. В случае необходимости, компрессор может быть заменен другим источником сжатого воздуха, например, специальной емкостью.

Смеситель-аэратор (фиг.2) выполнен в виде коаксиального, по меньшей мере, двухступенчатого смесителя динамического типа. Первая и вторая ступени имеют общий ротор 9, на котором закреплены аксиальные перфорированные лопатки 10 первой ступени и аксиальные лопатки 11 второй ступени. Поток эмульсии и воздуха в первую и вторую ступени смесителя-аэратора подается через аксиальные направляющие щели 12 и 13 соответственно.

Поступление эмульсии и воздуха в динамический смеситель-аэратор в конструкции, представленной на фиг.2, производится через дополнительную ступень смесителя-аэратора, размещенную соосно со ступенями основного смесителя и выполненную в виде аксиальных щелей 14 в стенке полого вала 15, на котором закреплен ротор 9. Эмульсия и сжатый воздух подаются в камеру 16 предварительного смешения по радиальным каналам 17 и 18 соответственно.

В случае возникновения необходимости регулирования детонационных свойств ЭВВ режимные параметры смесителя-аэратора могут быть изменены путем регулирования скоростей вращения его ступеней, а также возможностью независимого вращения каждой из ступеней. Для этого может быть использован, например, планетарный или дифференциальный редуктор, или независимый привод.



Исследование влияния концентрации ионов водорода на стабильность эмульсионных взрывчатых веществ

Геотехнологія

ГЕОТЕХНОЛОГІЯ

УДК 622.235

А. А. Желтоножко, докт. техн. наук, с.н.с., В. Г. Кравець, докт. техн. наук, професор, А. Л. Ган, канд. техн. наук, доцент, В. Л. Демещук, канд. техн. наук (НТУУ «КПІ»)

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ ВОДОРОДА НА СТАБИЛЬНОСТЬ ЭМУЛЬСИОННЫХ ВЗРЫВЧАТЫХ

ВЕЩЕСТВ

A. A. Zheltonozhko, Dr. in eng. sc., professor, V. G. Kravets, Dr. in eng. sc., professor, А. L. Gan, PhD in eng. sc., associate professor, V. L. Demeshchuk,

PhD in eng. sc., (NTUU «KPI»)

RESEARCH OF INFLUENCE HYDROGEN ION CONCENTRATION ON STABILITY OF EMULSION EXPLOSIVES

Исследовано влияние концентрации ионов водорода (рН) на плотность эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ) при горячей сенсибилизации. Показано, что устойчивое газовыделение обеспечивается при рН от 2,5 до 3,5. При этом плотность ЭВВ изменяется незначительно, что позволяет сохранить стабильность детонационных характеристик ЭВВ.

Ключевые слова: газогенерация, концентрация ионов водорода, плотность, раствор нитрита натрия, эмульсионные взрывчатые вещества.

Досліджено вплив концентрації іонів водню (рН) на щільність емульсійних вибухових речовин за допомогою гарячої сенсибілізації. Показано, що стійке газовиділення забезпечується при рН від 2,5 до 3,5. При цьому щільність емульсійних вибухових речовин змінюється не суттєво, що дозволяє зберегти стабільність їхніх детонаційних характеристик.

Ключові слова: газогенерація, концентрація іонів водню, щільність, розчин нітриту натрію, емульсійні вибухові речовини.

Investigated the influence the hydrogen ion concentration (pH) of the density of the emulsion explosives (EE) in hot sensitization. It is shown that the steady evolution of gas is ensured at a pH of from 2.5 to 3.5. Here the density emulsion explosives is changed slightly, allowing you to keep the stability of emulsion explosives detonation characteristics.

Key words: gas generation, hydrogen ion concentration, density, solution of sodium nitrite, the emulsion explosive substances.

Вступление. Эмульсионные взрывчатые вещества (ВВ), основанные на эмульсиях типа «вода в масле», отличаются от других водосодержащих ВВ высокой поверхностью контакта окислителя и горючего за счѐт диспергирования окислителя до капель размером 5 – 10 мкм и их покрытия

масляными

плѐнками

толщиной

0,1

1

мкм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

Випуск 23. – 2014 р.

ISSN 2079-5688

Вісник НТУУ «КПІ». Серія «Гірництво»

Вкачестве окислителя в составах ЭВВ применяют аммиачную, натриевую, кальциевую селитры или их смеси. В качестве горючего используют дизельное топливо, минеральные масла и др. Оптимальное соотношение компонентов следующее: окислитель 75 – 85 %, горючее 5 – 8 %, эмульгатор до 2 %, вода – до 15 %.

Вкачестве сенсибилизатора применяют микросферы, гранулированную селитру, газообразующие реагенты. Наиболее экономически оправдано применение газообразующих реагентов. Следует отметить, что эмульсия без сенсибилизатора не является взрывчатым веществом (ВВ) [1]. В таблице 1 приведены основные характеристики эмульсионных взрывчатых веществ (ЭВВ), таких, как анемикс и эмонит.

Интенсивные исследования по теории детонации, проведѐнные в ХХ веке, позволили разработать целый класс ЭВВ.

Полости, которые образуются в эмульсии при горячей и холодной химической сенсибилизации в виде газовых пузырьков, являются критическими для детонации. Ударная волна сжимает полости, давление при этом достигает до 200 тыс. атм. Компрессия полостей генерирует горячие точки, образованная при этом теплота передаѐт энергию вперѐди фронта детонации, и затем, процесс повторяется в других полостях.

Таблица 1. Взрывчатые характеристики классических ЭВВ

Наименование показателя

Единица

Анемикс, Эмонит

измерения

 

 

 

Кислородный баланс

%

-0,2 – 1,5

Теплота взрыва

ккал/кг

700

– 780

Температура взрыва

ºС

2000

– 2100

Скорость детонации

км/с

4,8

– 5,2

Критический диаметр

мм

70 – 100

Образование газовых пузырьков одинаковых размеров (полостей) во времени является основным условием сохранения детонационных характеристик ЭВВ, т.е. его стабилизации.

Горячая газогенерация ЭВВ осуществляется в диапазоне температур от 50 до 90 ºС. Для газогенерации в этом диапазоне температур используют 15% водный раствор нитрита натрия (NaNO2). Раствор нитрита натрия добавляют в поток эмульсии в количестве от 0,8 до 2,0 %.

Водный раствор аммиачной селитры в эмульсии имеет кислый характер, так как аммиачная селитра (Nh5NO3), – это соль сильной кислоты (HNO3) и слабого основания (Nh5OH). Концентрация ионов водорода при этом рН ≈ 2, т.е. эмульсия является довольно сильным окислителем. При добавлении водного раствора нитрита натрия, который является восстановителем, происходит реакция между окислителем и восстановителем с образованием газообразной фазы, т.е. с образованием газовых пузырьков. Утверждать, что

Випуск 23. – 2014 р.

37

Геотехнологія

образуется только газообразный азот (N2), практически невозможно. Это отдельный аспект исследований стадийности и механизма процесса газообразования и авторы не ставили перед собой данной цели.

Основная цель работы – исследовать условия, при которых достигается такая скорость газообразования с помощью горячей газогенерации эмульсии, когда плотность ЭВВ практически остаѐтся неизменной.

Материал и результаты исследований. Для исследований применялись образцы эмульсии, приготовленные по рецептуре, приведѐнной в таблице 2.

Таблица 2. Рецептура состава эмульсионного взрывчатого вещества

Наименование компонентов

Количество, %

Сельскохозяйственная аммиачная селитра

76,5

Вода

15

Эмульгатор Lubzizol

1,8

Веретѐнное масло

6,7

Образцы готовились в нержавеющих ѐмкостях объѐмом 3л с разным содержанием концентрации ионов водорода (рН), который изменялся в следующих интервалах: 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0. Перемешивание осуществляли при помощи лабораторного смесителя со скоростью вращения до 600,0 об/мин. до постоянной вязкости, которую замеряли при помощи вискозиметра. Значения рН эмульсии замеряли при помощи лакмусовой бумаги и регулировали его добавлением раствора азотной кислоты (HNO3) или раствора щѐлочи (NаOH).

Отдельно в стеклянной ѐмкости объѐмом 1л готовился 15% водный раствор нитрита натрия. Образцы эмульсии подогревались до температуры 60ºС. Газогенерирующий раствор нитрита натрия в количестве 1,5 % быстро смешивался в стеклянной чаше с эмульсией вручную. Стеклянная чаша предварительно взвешивалась и определялся еѐ объѐм. В процессе газогенерации эмульсия значительно увеличивалась в объѐме и пенилась. Через 30 минут, когда объѐм стабилизировался и переставал изменяться, эмульсия и чаша взвешивались и рассчитывалась плотность ЭВВ исходя из массы эмульсии в чаше и известного объѐма чаши.

Такую последовательность в определении плотности ЭВВ проводили с эмульсией при вышеуказанных значениях еѐ рН, т.е. при значениях рН эмульсии 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0.

По результатам исследований построена зависимость изменения плотности (ρ) ЭВВ от рН эмульсии (рис. 1).

38

Випуск 23. – 2014 р.

ISSN 2079-5688

Вісник НТУУ «КПІ». Серія «Гірництво»

Рис. 1. Влияние рН эмульсии на плотность ЭВВ

Как следует из графика, незначительное изменение плотности при газофикации эмульсии со значениями рН от 2,5 до 3,5 раствором нитрита натрия подтверждает, что при данных значениях рН происходит практически равномерное выделение газообразной фазы. Такая скорость газообразования позволяет получить качество ЭВВ, которое обуславливает постоянство детонационных характеристик в диапазоне рН, равном 2,5 – 3,5, т.е. их стабильность.

Выводы

Исследования, проведѐнные при разных значениях рН эмульсии и еѐ горячей газификации нитритом натрия, показали, что полученное ЭВВ наиболее стабильно при значениях рН 2,5 – 3,5. В этом диапазоне рН практически не изменяется плотность ЭВВ, т.е. происходит равномерное образование газообразной фазы.

Список использованных источников

1. Ishhenko N. I. Razrabotka receptury, sredstv, tehnologii prigotovlenija i ispol’zovanija promyshlennogo JeVV – jemonit / N.I. Ishhenko, V.F. Monakov, O.I. Makarov // Bjulleten’ USIV. – 2008. – № 1. – S. 8 – 16.

Статья поступила в редакцию 19.12.2013 г.

Випуск 23. – 2014 р.

39

Стабилизаторы эмульсии и утяжелители

Выбор подходящего эмульгатора для ароматизатора или облачной эмульсии может быть тонким балансирующим действием. Каждая эмульсия так же уникальна, как и компания, которая ее создает, а стабильность конечной эмульсии определяется многими параметрами. Уровень используемого масла, плотность масла, выбор утяжелителя, концентрация красителя и условия хранения эмульсии или готового напитка — все это способствует ее стабильности.

Основы эмульсии

Эмульсия — это система, которая возникает в результате смешивания двух несмешивающихся или частично смешивающихся жидкостей, называемых фазами эмульсии, и одного или нескольких эмульгаторов в надлежащем соотношении, так что одна фаза становится диспергированной в другой в форме глобул. Обычно одна из фаз является водной — так называемая «водная фаза», а другая представляет собой масло в широком смысле. В номенклатуре эмульсий сначала помещается дисперсная фаза: когда дисперсная фаза представляет собой воду, а непрерывная фаза — масло, эмульсия называется эмульсией типа вода в масле (W / O); когда дисперсная фаза представляет собой масло, а непрерывная фаза представляет собой воду, такую ​​как эмульсия напитка, она называется эмульсией масло-в-воде (М / В).

Эмульсии обычно нестабильны по своей природе из-за различий в удельном весе двух фаз и различий в размере капель масла. Составители рецептур повышают стабильность эмульсии за счет включения эмульгаторов и утяжелителей. Традиционные эмульгаторы включают гуммиарабик и модифицированный пищевой крахмал, а наша модифицированная гуммиарабик Ticamulsion ® подходит для эмульсий с более высоким уровнем содержания масла. Утяжелители, такие как жевательная резинка на основе сложного эфира Pinova ™, также могут использоваться для балансировки плотностей жидкостей в эмульсии и уменьшения вероятности разрушения.

Какими бы ни были компоненты, смесь затем гомогенизируется для получения более мелких и однородных частиц, поскольку более мелкие частицы более стабильны.

Функции камедей и стабилизаторов в эмульсиях

  • Стабилизирующая эмульсия
  • Повышение вязкости
  • Минимизировать разбавление эмульсии

Вопросы, которые может задать Gum Guru, рекомендуя эмульгатор

  • Каковы цели вашего лейбла?
  • Какой функциональности вы хотите достичь?
  • Каков pH эмульсии напитка?
  • Вы добавляете масла или смолы?
  • Какая у вас масляная нагрузка?
  • Вы можете описать шаг сдвига?

Ограничения традиционных эмульгаторов

Хотя гуммиарабик является золотым стандартом для эмульгирования ароматизаторов, красителей и напитков, существуют определенные типы составов, которые выходят за рамки возможностей гуммиарабика или других коммерчески доступных стабилизаторов.

  • Вместимость масла — Большинство имеющихся в продаже эмульгаторов способны стабилизировать уровень масла до 8-12%.
  • Повышенные профили вязкости — хотя увеличение уровня эмульгатора в составе может помочь улучшить стабильность, эти более высокие уровни часто увеличивают вязкость, вызывая проблемы при переработке.
  • Общая стабильность эмульсии. Производители эмульсий не могут рисковать, поставляя продукт, который преждевременно ломается, поэтому им приходилось разрабатывать рецептуру в рамках ограничений, установленных текущими эмульгаторами.

Определение необходимости выбора большего количества эмульгаторов

Работая с производителями эмульсий, мы увидели потребность в новых вариантах эмульгаторов на рынке продуктов питания и напитков, и более десяти лет назад мы представили нашу линию продуктов Ticamulsion® из модифицированной камеди из гуммиарабика. Основанный на запатентованной технологии, которая улучшает естественные эмульгирующие свойства камеди акации, Ticamulsion 3020 — это инновация второго поколения, подходящая для рецептур, которые ранее были невозможны с традиционными эмульгаторами, включая эмульсии, созданные с использованием пищевых масел или содержащие уровни масла выше 20%.

Преимущества тикамульсии 3020

  • Стабилизирует эмульсии ароматизаторов, красителей и мутности с высокой масляной нагрузкой без образования избыточной вязкости
  • Расширение возможностей разработки продукции за счет повышения эффективности
  • Соответствует классификации «без ГМО» в соответствии с требованиями маркировки Европейской комиссии.
  • Обеспечение экономии затрат при производстве, упаковке и транспортировке
  • В некоторых случаях создают стабильные эмульсии без утяжелителей

Узнайте больше о Ticamulsion 3020, загрузив этот технический документ: Ticamulsion for Advanced High Oil Load Emulsions

.

Двигатель внутреннего сгорания для производства электроэнергии — Введение

Wärtsilä Online Область, край Wärtsilä Global Глобальная контактная информация
  • Аргентина
  • Австралия
  • Азербайджан
  • Бангладеш
  • Бразилия
  • Болгария
  • Канада
  • Чили
  • Китай
  • Колумбия
  • Кипр
  • Дания
  • Доминиканская Республика
  • Эквадор
  • Эстония / Прибалтика
  • Финляндия
  • Франция
  • Германия
  • Греция
  • Венгрия
  • Индия
  • Индонезия
  • Италия
  • Япония
  • Кения / Восточная Африка
  • Корея
  • Малайзия
  • Мексика
  • Марокко
  • Нидерланды
  • Норвегия
  • Пакистан
  • Панама
  • Папуа-Новая Гвинея
  • Перу
  • Филиппины
  • Польша
  • Португалия
  • Пуэрто-Рико / Карибские острова
  • Румыния
  • Россия
  • Саудовская Аравия
  • Сенегал / Западная Африка
  • Сингапур
  • Южная Африка
  • Испания
  • Шри-Ланка
  • Швеция
  • Швейцария
  • Тайвань
  • Турция
  • ОАЭ / Ближний Восток
  • Соединенное Королевство
  • США
  • Венесуэла
  • Вьетнам
  • английский
  • Около
  • Карьера
  • Инвесторам
  • СМИ
  • Устойчивость
  • Связаться с нами
  • Главная
  • морской
    • Потребительские сегменты
      • Морское путешествие
      • Паром
        • Паромы с нулевым выбросом
      • Ловля рыбы
      • Торговец
        • Контейнеровозы
        • Газовозы
        • Танкеры
        • Балкеры
        • Грузовые суда
        • Суда РО-РО PCTC
      • Флот
      • Офшор
.

Eneco Holdings представляет новую технологию водородного газа

В настоящее время, когда проблемы, связанные с изменением климата и глобальным потеплением, сохраняются и необходимо дальнейшее сокращение выбросов углерода для обеспечения выживания будущих поколений, Eneco Hybrid HHO Gas, разработанный Eneco Holdings Inc., может стать ключом к достижению нулевого выброса углерода. общество.

Новая технология способна генерировать огромные объемы газообразного водорода с использованием очень небольшого количества электроэнергии.Ожидается, что эта технология снизит цену на газ HHO более чем на две трети от текущей средней цены. И, прежде всего, он может генерировать газ HHO без выделения углекислого газа.

Фундаментальное переосмысление компанией энергии и разработка гениального газового продукта Eneco Hybrid HHO кардинально меняет правила игры.

«Наша миссия — помочь реализовать и внести свой вклад в создание устойчивого общества для будущих поколений», — сказал президент и главный исполнительный директор Eneco Ясухиро Ямамото на пресс-конференции, состоявшейся в Токио в июне, чтобы объявить подробности об инновационной технологии.Специалисты по технологиям воды и топлива стремятся улучшить глобальную окружающую среду для будущих поколений, прокладывая путь к созданию мира без выбросов углекислого газа.

«Мы стремимся поставлять топливо там, где оно необходимо, не оказывая отрицательного воздействия на окружающую среду», — сказал Ямамото, подчеркнув, что запасы ископаемого топлива, вероятно, закончатся в течение нескольких десятилетий, и что зависимость от такого топлива привела к образованию огромного количества углекислого газа.

Инновационная альтернатива

Заготовка сырья для производства водорода до сих пор создавала значительную нагрузку на окружающую среду, потому что водород должен быть либо извлечен из чего-либо, либо получен посредством химических реакций.«Огромное количество ископаемого топлива, используемого для создания и доставки водорода, в то же время генерирует двуокись углерода», — сказал Ямамото о традиционных методах производства водородного топлива.

Водородное топливо привлекло внимание всего мира как экологически чистое топливо по сравнению с его аналогами на ископаемом топливе. Ключевым моментом стала разработка метода производства, который может обеспечить стабильную подачу водорода более безопасно, более разумно и с меньшим воздействием на окружающую среду.

«Некоторые компании добывают водород из ископаемого топлива, природного газа и сжиженного нефтяного газа, в то время как другие компании производят водород из газа, который является побочным продуктом производства стали или из биомассы (сжигание отходов).Его также можно вырабатывать из возобновляемых источников энергии », — сказал Ямамото. «Но мы сочли, что с точки зрения затрат и воздействия на окружающую среду лучше всего использовать усовершенствованное приложение принципа электролиза воды».

Ямамото объяснил традиционные подходы к извлечению водорода из воды. Один из них — это метод электролиза воды, который не требует большого количества электроэнергии, но не может генерировать массовые объемы водорода. Другой — метод с сухим элементом, который является дорогостоящим из-за большого количества потребляемой электроэнергии.Eneco изучает эти методы для производства массовых объемов водорода с минимальным использованием электроэнергии.

По словам Ямамото, в то время как при обычном электролизе для разложения воды на водород и кислород используется электричество, в технологии Eneco используется запатентованный катализатор для образования газа HHO, смеси водорода и кислорода. Инновационный газ сжимается, когда горит, поглощая собственный кислород — взрывается, а не взрывается.

Видео, показанное на пресс-конференции, показало, как произошла химическая реакция — HHO начинает подниматься менее чем через минуту — когда вода была налита в резервуар, содержащий катализатор.

«Я не могу раскрыть, из чего состоит наш катализатор, потому что это технология, защищенная патентом. Но я могу сказать вам, что он сделан из отходов, которые легко получить », — сказал Ямамото.

Новая технология требует очень небольшого количества электроэнергии для работы монитора на устройстве Eneco Plasma R Hydrogen Gas, но Ямамото сказал, что любое такое электричество также может быть произведено самостоятельно. «Вам просто нужно запустить процесс производства газа HHO и использовать любой первоначально выпущенный газ для питания генератора.Затем используйте это электричество, чтобы включить монитор », — сказал он.

Машины для производства водорода

Первоначальная версия аппарата Eneco Plasma R Hydrogen Gas была выпущена в 2016 году. Однако в результате недавних усовершенствований вместо водопроводной воды использовалась вода, ионизированная водородом, что сделало этот продукт более эффективным. «Это улучшенное газовое устройство HHO может заменить все источники энергии, включая ископаемое топливо, природный газ и пропан», — сказал Ямамото.

«Мы также разрабатываем еще более компактный топливный элемент для замены генераторов.Таким образом, вся система избавляется от электричества и выбросов углекислого газа », — сказал Ямамото. «Наш самодостаточный газовый генератор HHO будет не только экологически устойчивым, но и высокоэффективным в удаленных районах, где доступ к электричеству затруднен».

«Водородно-ионизированную воду можно получить, поместив руду в воду и увеличив давление и температуру воды. В этой воде может быть максимум в 360 раз больше водорода, чем в водопроводной воде », — сказал Ямамото. Он также пояснил, что в то время как традиционные методы извлечения водорода из воды с использованием сухих элементов обычно позволяют достичь только фиксированного уровня, составляющего 67 процентов водорода и 33 процента кислорода, HHO, производимый Eneco, изначально содержал 82 процента водорода.«Этот недавно разработанный Eneco Hybrid HHO Gas позволяет пропорционально регулировать подачу водорода от 50 до 100 процентов», — сказал Ямамото.

Шиничи Сугиура, профессор кафедры клинической фармации женского колледжа свободных искусств Дошиша, провела эксперимент по измерению концентрации газообразного водорода, полученного компанией Eneco, и другими образцами. Eneco представила газообразный водород самой высокой концентрации, генерируемый ее устройством. Сугиура был удивлен, обнаружив, что концентрация газа Eneco была даже выше, чем водород третьего уровня по японским промышленным стандартам, который в основном считается промышленным стандартом.

Новая газовая технология HHO также достигла высокой стоимости. «Ожидается, что наша технология снизит цену на газ HHO до уровня менее одной трети от текущей средней цены», — сказал Ямамото. «Неудивительно, что текущие цены высоки — необходимо создать специальный завод по извлечению водорода из ископаемого топлива, танкеры и грузовики необходимы для транспортировки водорода морским и автомобильным транспортом, а водородные станции необходимо построить для хранения топлива. , — сказал Ямамото.

По данным Центра продвижения автомобилей нового поколения, по состоянию на июнь этого года по всей Японии существовало только 108 таких объектов.И наоборот, по данным Министерства экономики, торговли и промышленности, по состоянию на март 2018 года количество заправочных станций в Японии составляло 30 747, а в 2016 году — 27 835 пунктов зарядки электромобилей и гибридных автомобилей.

«Наше газовое устройство HHO чрезвычайно экономично. Не требует никакой инфраструктуры, что сводит к минимуму объем капитальных вложений. Вы можете производить столько топлива, сколько вам нужно, когда это необходимо, используя только воду и катализатор, не беспокоясь о больших хранилищах », — сказал Ямамото.

Устройство может производить 2,4 тонны газа HHO в сутки. Eneco планирует коммерциализировать технологию для жилых домов, транспортных средств, кораблей, самолетов, фабрик и заводов, генераторов тепловой энергии и ракет.

«Если наше устройство установлено в доме, весь дом может работать только на газе HHO вместо электричества или пропана примерно за 2000 йен в месяц, используя только восемь литров воды», — сказал Ямамото. Eneco планирует провести мероприятие в сентябре, чтобы продемонстрировать такие примеры коммерческого использования своей технологии.

«В то время как (наш) плазменный синтез Eneco Plasma Fusion смешивает ископаемое топливо и воду, HHO — еще лучший вариант, поскольку он обеспечивает нулевой выброс углекислого газа», — сказал участник пресс-конференции Колин Моран, генеральный директор Eneco Energy Ltd. Моран отметил, что одним из очевидных преимуществ HHO было то, что топливо можно было производить без необходимости импортировать или смешивать какие-либо компоненты. «Стоимость топлива в таких странах, как Лаос, непропорционально высока по сравнению с ВВП на душу населения. Технология HHO от Eneco значительно сократит расходы на импорт.Кроме того, снижение транспортных расходов будет стимулом для экономики », — сказал он.

Чонг Нин, управляющий директор гонконгской компании China Fund Capital Management Ltd., работающей в Гонконге, Макао и материковом Китае, сказал, что правительство Китая приветствует вывод водородной энергии на материковый рынок. «Правительство поощряет нас подавать заявку на получение лицензии на продажу водородной энергии в Китай», — сказал он.

Ямамото подчеркнул, что когда водород генерируется из воды способом, который Eneco сделал возможным, это единственный источник энергии, который обеспечивает нулевые выбросы углекислого газа.

«Мы планируем наладить партнерские отношения с компаниями по всему миру и углубиться в рынки более 200 стран Азии, Европы, Северной Америки, Южной Америки и Африки», — сказал Ямамото.

Снижение зависимости от ископаемого топлива

Eneco уже завоевала репутацию своего современного эмульсионного топлива, поступающего на международный рынок; это топливо состоит из воды и горючих жидкостей, например масел. Цель эмульсионных топлив — снизить общую зависимость от ископаемых видов топлива за счет замены некоторых из этих видов топлива водой.

Согласно Eneco, традиционные технологии эмульсионного топлива демонстрируют слабые стороны, такие как пониженная эффективность, разделение воды и масел с течением времени, а также необходимость переоборудования оборудования или двигателей для соответствия вязкости эмульсионного топлива.

«В 2015 году нам удалось разработать эмульсионное топливо, которое обеспечивает полное сплавление 50 процентов нефти (тяжелая нефть, легкая нефть, керосин или биодизель) и 50 процентов воды», — сказал Ямамото. Оборудование Eneco Plasma Fusion, устройство для создания уникального эмульсионного топлива Eneco, преодолело недостатки обычных эмульсионных топлив.«Нет необходимости вносить изменения в оборудование или двигатели, предназначенные для использования традиционного ископаемого топлива. Просто замените топливо нашим эмульсионным топливом, и вы получите тот же результат. Вода и масло не разделяются с течением времени, что сводит к минимуму возможность повреждения судов, в которых используется топливо », — сказал Ямамото. «Более того, наше топливо может сократить выбросы двуокиси углерода примерно вдвое».

Eneco проводила эксперименты на различных международных рынках с использованием местной воды и местного масла с момента запуска технологии плазменного синтеза.Продукт прошел стандарты в нескольких странах, включая Индонезию, Бангладеш и Филиппины, где изобретение уже применяется.

Компании в Австралии, Сингапуре, Гонконге, Лаосе и Мьянме будут внедрять устройство следующим образом. Колин Моран сказал, что Сингапур работает над внедрением Eneco Plasma Fusion не только в Сингапуре, но и в Лаосе, Мьянме, Вьетнаме, Малайзии, Восточном Тиморе и Камбодже.

«Филиал в Сингапуре является представителем Eneco Holdings в Юго-Восточной Азии, и Лаос — первая страна, которой мы помогли.У нас также есть крупная логистическая компания с более чем 150 грузовиками в Сингапуре; это позволило нам испытать эмульсионное топливо в реальных условиях », — сказал Моран. Сингапур готовится продемонстрировать технологии Eneco и предоставить практические примеры для других регионов.

На пресс-конференции в Токио состоялась церемония, посвященная внедрению в Лаосе технологии плазменного синтеза Eneco Plasma Fusion. Сомванг Хурулат, генеральный директор публичной компании DNM Corp. в Лаосе, сказал, что это устройство поможет снизить затраты, связанные с импортом дизельного топлива, и сделает окружающую среду более экологичной.

Генри Хенг, управляющий директор Eneco Refresh Ltd. в Австралии, сказал, что горнодобывающая промышленность страны является идеальным рынком, поскольку многие шахты расположены в отдаленных районах за пределами сети и используют дизельное топливо для выработки электроэнергии. «Наша технология эмульсионного топлива также принесет пользу транспортной отрасли Австралии, поскольку территория страны настолько обширна», — сказал Хенг.

Чонг Нин прокомментировал: «Мы уже достигли соглашения с правительством провинции Цзянси в северной части Китая об импорте технологии плазменного синтеза Eneco в течение трех месяцев.Эмульсионное топливо будет использоваться в основном для транспортных средств ».

«В Японии мы получили разрешение на производство топлива Eneco Plasma Fusion, поскольку было подтверждено его соответствие стандартам для легкой нефти с точки зрения налогов», — сказал Ямамото. «Топливо Eneco Plasma Fusion стало первым эмульсионным топливом, разрешенным к производству в Японии». По словам Ямамото, даже при той же ставке налога, что и легкая нефть, топливо все равно стоит на треть ниже, чем легкая нефть. «Испытания, в которых автобусы используют наше топливо, показали, что наше эмульсионное топливо может снизить выбросы окиси углерода и двуокиси углерода примерно на 50 процентов.”

.

Полевое исследование показывает результаты прозрачной эмульсии с GEA NiSoX-Valve

Меню

Компания Инвесторам Работа в GEA Связаться с нами EN
  • Арабский
  • Китайский
  • Голландский
  • Английский
  • Французский
  • Немецкий
  • Итальянский
  • Японский
  • Польский
  • Португальский
  • Русский
  • Испанский
  • Турецкий
Назад Главная
  • Напиток Напиток
    • Рынки Рынки
      • Пиво и пивные коктейли Пиво и пивные коктейли
        • Пиво безалкогольное
        • Пиво
        • Фирменное пиво
      • Газированные напитки Газированные напитки
        • Лимонады и газированные напитки
      • Зельтеры крепкие
      • Соки и концентраты Соки и концентраты
        • Цитрусовые соки
        • Концентраты и сиропы
        • Экзотические соки
        • Фруктовые соки и нектары
        • Соки овощные
      • Напитки на растительной основе
      • Готовые к употреблению кофе и чай Готовые к употреблению кофе и чай
        • Чай готовый к употреблению
      • Спиртные напитки и вино Спиртные напитки и вино
        • Алкопопс и сидр
        • Крепкий спирт
        • Ликеры
        • Нейтральный спирт
        • Игристое вино и шампанское
        • Вино
      • Еще пьет Еще пьет
        • Функциональные и спортивные напитки
      • Вода
    • Продукты Продукты
      • Системы автоматизации и управления Системы автоматизации и управления
        • Системы сбора данных
        • Автоматизация машин
        • Решения MES
        • Автоматизация процессов
      • Пивоваренные системы Пивоваренные системы
        • Пивоварня Пивоварня
          • Фильтрация
          • Фрезерование и затирание
          • Обработка сусла
        • Обработка холодных блоков Обработка холодных блоков
          • Решения для трубопроводов холодного блока
          • Блоки холодного производства
        • Крафтовое пивоварение
      • Центрифуги и сепарационное оборудование Центрифуги и сепарационное оборудование
        • Центробежный сепаратор Центробежный сепаратор
          • Осветлитель
          • Сепаратор
        • Декантерная центрифуга Декантерная центрифуга
          • Декантер для осветления
        • Вакуумный спиральный фильтр
      • Чиллеры и тепловые насосы Чиллеры и тепловые насосы
        • Чиллеры
        • Тепловые насосы
      • Чистящие средства и стерилизаторы Чистящие средства и стерилизаторы
        • Решения CIP / SIP
        • Стерилизаторы
        • Оборудование для очистки резервуаров Оборудование для очистки резервуаров
          • Управляемые вращающиеся очистители
          • Очистители свободного вращения
          • Очистители индексов
          • Орбитальные очистители
          • Ретракторы
          • Статические очистители
          • Система проверки
      • Компрессоры Компрессоры
        • Поршневые компрессоры — коммерческие Поршневые компрессоры — коммерческие
          • Компрессоры открытого типа
          • Компрессоры открытого типа
          • Полугерметичные компрессоры
          • Полугерметичные установки
          • Автомобильные компрессоры
        • Винтовые компрессоры промышленные
      • Системы дистилляции и ферментации Системы дистилляции и ферментации
        • Дистилляционное оборудование
        • Растворы для ферментации
      • Сушилки и установки для обработки частиц Сушилки и установки для обработки частиц
        • Распылительные сушилки Распылительные сушилки
          • Химическая продукция
          • Продукты питания и молочные продукты
          • Фармацевтическая продукция
      • Испарители и кристаллизаторы Испарители и кристаллизаторы
        • Кристаллизаторы
        • Конфигурация испарителя
        • Испаритель Тип
        • Концентраторы замораживания
      • Системы розлива и упаковки Системы розлива и упаковки
        • Оборудование для обработки контейнеров
        • Наполнители
        • Линии розлива — асептические
        • Линии розлива — гигиенические
        • Линии розлива — ESL
        • Линии розлива — модули розлива
        • Паллетайзеры Депаллетайзеры
      • Гомогенизаторы Гомогенизаторы
        • Блок сжатия гомогенизатора
        • Периферийные устройства для гомогенизации
        • Клапаны гомогенизации
        • Промышленные гомогенизаторы
        • Гомогенизаторы лабораторные
      • Системы обработки жидкостей Системы обработки жидкостей
        • Продукты газирования
        • Деаэраторные системы
        • Расходомеры
        • Мобильная система дозирования
        • Растворители сахара
        • Термическая обработка
      • Системы мембранной фильтрации Системы мембранной фильтрации
        • Мембранные опытные установки
        • Мембранные установки и решения
        • Сменные мембраны
      • Миксеры и блендеры Миксеры и блендеры
        • Блендеры непрерывного действия
        • Смесители с большими сдвиговыми усилиями
        • Смесители жидкости
        • Системы смешивания / газирования
      • Системы обработки продуктов Системы обработки продуктов
        • Дозирование и кормление
      • Вакуумные системы Вакуумные системы
        • Эжекторные системы
        • Вакуумная система
      • Клапаны и насосы Клапаны и насосы
        • Асептические клапаны Асептические клапаны
          • Клапаны обратного давления
          • Контрольные панели
          • Регулирующие клапаны
          • Отводные клапаны
          • Магнитные сепараторы
          • Противосмесительные отсечные клапаны (асептические)
          • Противосмесительные запорные клапаны (UltraClean)
          • Пробоотборные клапаны
          • Запорные клапаны
          • Нижние клапаны резервуара
        • Поршневые насосы высокого давления
        • Гигиенические насосы Гигиенические насосы
          • GEA Smartpump
          • GEA Varipump
        • Гигиенические клапаны и компоненты Гигиенические клапаны и компоненты
          • Дисковые затворы
          • Компенсаторы
          • Контрольные панели
          • Регулирующие клапаны
          • Отводные клапаны
          • Фланцевые соединения и фитинги
          • Противосмесительные переключающие клапаны
          • Противосмесительные запорные клапаны
          • Противосмесительные запорные клапаны с подъемом седла
          • Технологические соединения
          • Системы восстановления продуктов
          • Предохранительные клапаны
          • Пробоотборные клапаны
          • Запорные клапаны
          • Нижние клапаны резервуара
          • Системы безопасности резервуаров
        • Струйные насосы
    • обслуживание обслуживание
      • Услуги в течение жизненного цикла
      • Горячая линия обслуживания
      • Финансовые услуги
      • Удаленная поддержка
    • Статистика
  • Химическая Химическая
    • Рынки Рынки
      • Агрохимикаты Агрохимикаты
        • Удобрения
        • Пестициды
      • Биохимические вещества Биохимические вещества
        • Химикаты на биологической основе
        • Биодизель
        • Топливный этанол
      • Контроль выбросов Контроль выбросов
        • Цемент
        • Химическая промышленность
        • Стекло
        • Чугун и сталь
        • Цветные металлы
        • Энергетика и сжигание
        • НПЗ
      • Промышленные стоки Промышленные стоки
        • Промышленные сточные воды
        • Нулевой слив жидкости
      • Минералы и неорганические химические вещества Минералы и неорганические химические вещества
        • Неорганические химические вещества
        • Минералы
      • Горнодобывающая промышленность и металлургия
      • Нефтехимия и органическая химия Нефтехимия и органическая химия
        • Спирты
        • Органические кислоты
        • НПЗ
      • Полимеры
      • Специальная химия и тонкая химия
    • Продукты Продукты
      • Центрифуги и сепарационное оборудование Центрифуги и сепарационное оборудование
        • Центробежный сепаратор Центробежный сепаратор
          • Осветлитель
          • Разделитель сопел
          • Сепаратор
          • Сепаратор для сплошных стенок
        • Декантерная центрифуга Декантерная центрифуга
          • 2-фазный декантер разделения
          • Декантер с трехфазным разделением
          • Декантер осветляющий
          • Декантер классифицирующий
          • Декантер для обезвоживания
      • Компрессоры Компрессоры
        • Компрессоры газовые
        • Винтовые компрессоры промышленные
      • Системы дистилляции и ферментации Системы дистилляции и ферментации
        • Дистилляционное оборудование
      • Сушилки и установки для обработки частиц Сушилки и установки для обработки частиц
        • Сушилки мгновенного действия и охладители
        • Псевдоожиженные слои
        • Кольцевые сушилки
        • Ротационные сушилки и охладители
        • Распылительные охладители
        • Распылительные сушилки
.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *