Йоланта Беганьска ПОСЛЕДСТВИЕ ДОБЫЧИ CЫРЬЕВЫХ

Jolanta Biegańska (Йоланта Беганьска)
Силезский политехнический институт
Факультет Инженерного Дела по Натуральной Среде и Энергетике
Кафедра Технологии и Оборудования для Освоения Отходов
Гливице, Польша
[email protected]
ПОСЛЕДСТВИЕ ДОБЫЧИ CЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ
ВЗРЫВЧАТЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ
VI Всероссийская научно-практическая конференция
“ГЕОДИНАМИКА И МИНЕРАГЕНИЯ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ АЗИИ”
26-31 августа‚ 2013 г.
Улан-Удэ‚ Россия
ГИН СО РАН
В Польше базис сырьев формируется по промышленному
значению в порядке:
• энергетические сырья: каменный и бурый уголь
(самые большие ресурсы находятся в Польше и Германии),
• металлические сырья: месторождения меди
(Польша является одним из крупнейших производителей
этого металла в мире),
• химические сырья: месторождения каменной соли,
калийно- магниевой соли и значительные ресурсы серы
(ограниченная добыча),
• породные сырья: песок, гравий, колотые камни, известняк
и мергель.
2
Государства ведующие в добыче каменного и бурого угля
в 2008 году
3
Структура добычи минеральных сырьев в Польше
4
Расколку горных пород в польских подземных и открытых карьерах
осуществляется с использованием взрывчатых веществ (ВВ).
Почти 96% ВВ, которые применяется в гражданских целях, используется
в горной промышленности.
Промышленные взрывчатые вещества, используемые в настоящее время, имеют
высокую безопастность, потому что они сделаны из экологических и безопасных
химических
соединении,
которые
становятся
взрывными
веществами
в шахте а даже после загрузки.
В настоящее время в Европе производится около
300 тыс. тонн взрывчатых веществ ежегодно.
Самые главные – это материалы типа ANFO (около 50%), далее
следуют емульсионные взрывчатые вещества (ЭBB)
и суспензионные материалы (ЗВВ) (почти 40%).
Материалы на основе нитроглицерина (нитрогликоля)
составляют около 10%
5
Горные взрывчатые
вещества (ГВВ)
и критерия их
разпределения
6
Традиционные взрывчатые вещества производимые для
горных промышленности
Нитроглицериновые и аммиачно-селитровые:
– аммониты,
– динамты,
– карбониты,
– метаниты,
Нитрозосоединения – тротил (ТНТ),
Взрывчатые смеси:
селитры – Ammonium Nitrate и Fuel Oil (ANFO),
(СШ Англия), селитроль (Польша), игданит (Россия),
ANC - Sprengstoffe (Германия) ,
взвешенные – ЗВВ,
эмульсионные – ЭВВ,
ЭВВ и ANFO – так называемые Heavy ANFO.
7
Количество использования средств воспломенения в 2009 году
Подземные рудники
Открытая выработка
8
Европейский рынок взрывчатых веществ
в годах 2007-2016 (в тыс. тонн)
На европейском рынке
взрывчатых веществ
наблюдает друг за другом
растущая тенденция.
Производство ВВ к 2016
году свыше 930 тыс. тонн.
Число производственных предприятий в Европе в 2009 г.
В мире
функционирует 130
производителей ВВ,
в этом в странах
Европы и в России
ок. 50 (т.е. свыше
30% всемирного
числа).
10
Взрывчатые вещества, используемые в добыче сырьев, составляются на
основе нитрата(V) аммония (NH4NO3) – азотной селитры, которая
является окислителем. Соединение селитры с соответствующим топливом,
влияет на энергетические параметры и свойства ВВ.
Варианты соединения аммиачной селитры с топливом, для того, чтобы
получит различные ВВ, показано на схеме:
Аммиачная селитра* = нитрат(V) аммония (NH4NO3) = азотная селитра
10
Экологические взрывчатые вещеста
ANFO – это взрывчатое вещество произведённое как смесь пористой
гранулированной аммиачной
веществом (маслом) 6–4,5%.
Эмульсионные
селитры
взрывчатые
94–95,5%
вещества
с
жидким
горючем
(ЭВВ)
имеют
вид
водонепринимаемой эмульсии типа „вода в масле”. Водная фаза содержит
перенасищенный раствор аммиачной селитры модифицированной добавками
натревой селитры, иногда кальциевой или хлоратом(VII) натрия а масляная
фаза состоит из масел или восков.
Трёхкомпонентная смесь: окислитель, горючее, вода – это уже теоретически
суспензионное взрывчатое вещество (ЗВВ), но из-за различной
плотности отдельных компонентов, оно является гетерогенной системой. Для
того, чтобы получить достаточную степень гомогенизации добавляется
галустителии.
Вещества (ANFO, ЭВВ и ЗВВ) получили название экологичесих
из-за газов, которые
огнестрельных газов.
возникают
после
их
взрыва,
так
называемых
11
Токсичность огнестрельных газов для различных типов ВВ
Горные правила в Польше, допускают для ВВ используемых
в шахтах, присутствие оксидов в огнестрельных газах в количестве:
CO = макс. 0,135%, NOx = макс. 0,080%.
12
Сырья могут быть размещены отдельно или контролируемым образом
смешиваться с собой в любых пропорциях. Возможность комбинации
и производства разных ВВ представляет рисунок.
Схема типов ВВ, которые производится в UMS 2000
(Universal Mixing System)
13
Что ещё можно сделать применяя ВВ?
По литературе:
 метод ликвидации боеприпасов – использование их
компонентов в производстве бризантных взрывчатых
веществ,
 принимали пробы ликвидации некоторых пестицидов одним из компонентов (горючий) ВВ были просроченные
пестициды.
14
Схема изготовления ЭВВ „ЕРА”
В составе ЗВВ марки „ЕРА-I” имеются продукты переработки твердых
ракетных топлив (ТРТ).
В составе ЗВВ марки „ЕРА-AL” нет ТРТ, а в качестве энергетической добавки
используется алюминиевый порошок.
ЭВВ марок „ЕРА” изготавливаются с использованием смесительнозарядных
машин (СЗМ).
15
Оценка ЭВВ марки «ЕРА» с продуктами переработки ТРТ
Термохимическое уравнение взрывного превращения ЭВВ марки «ЕРА»
с продуктами переработки ТРТ показывает, что в продуктах детонации
отсутствуют не только диоксины, но также и хлористый водород.
C6,044 H 52,134 N17,06O35,56 Al0,556 Ca1,22Cl0,085  26,07 H 2O  4,61CO  0,256CO2 
 0,278 Al2O3  0,0425CaCl2  1,178CaCO3  8,53 N 2
Присутствующие в продуктах детонации такие соединения алюминия
и кальция как оксиды, хлориды, карбонаты – это вещества с низкой
токсичностью. Они превращаются в твердые вещества при их конденсации
уже при температурах менее 1000 оС. Процесс проходит в объеме взорванного
массива без их выделения в атмосферу. Взрывные процессы
с ЭВВ проходят при температурах 2500÷3500 оС, давлениях более 60 000 атм.
и за короткий промежуток времени (1-10 мс).
В таких условиях полностью отсутствуют термодинамические и термохимические предпосылки для образования диоксин (ПХДД).
16
Пробы ликвидации некоторых пестицидов
Принимали пробы ликвидации некоторых пестицидов в так экстремальных
условиях создавая взрывчатые вещества, в которых одним из компонентов
(горючий) были просроченные пестициды.
Были проведенные пробы в :
- почве,
- баке и
- в карьере (каменоломне).
Oни показывали пригодность методов и возможность ликвидации
просроченных пестицидов „при случае" детонационного мешения скал.
17
Ликвидация пестицида - ДНОК
динитро-ортокрезол (ДНОК) – (C7H6N2O5)
(английское название dinitro-orto-cresol – DNOC).
Он был использован как гербицид, инсектицид,
фунгицид.
В связи с тем, что ДНОК имеет взрывчатые свойства были ведены
исследования, чтобы использовать это свойство. Проведено взрывное
горение смеси ДНОК с окисляющем веществом, которое можно возбуждать
к детонированию. Использовано АNFO как взрывчатое вещество, в
котором окислителем была пористая аммиачная селитра (NH4NO3), а
топливом ДНОК.
Применяли также эмульсионные взрывчатые вещества (ЭВВ). Кроме
аммиачной селитры и натриевой селитры в их состав входят
нефтепродукты (нефть, машинное масло, дизельное топливо) и различные
стабилизирующие добавки.
В качестве сенсибилизатора используют полые микросферы (стеклянные
шарики).
В этих взрывчатых веществах заменили топливо на ДHОК.
18
Создавали патроны ANFO и ЭВВ, которое помещали в баке и взрывали.
Патрон АNFO с ДНОК вооружали в фитиль и электрический
детонатор и помещали в пластмассовой бутылке с песком. Бутылку
вешали в бак и после соединения взрывной окружности – зажигали.
После детонации, из бака, получали образец песка. Песок
анализировали на содержание ДНОК применяя газовую
хроматографию.
19
Хроматограмм из обозначания ДНОК в экстракте из песка.
Результаты полученные из разложения ДНОК при помощи АNFO
показывают на большой остаток не разложенного пестицида.
20
Условия детонации были неблагоприятные (слабое сопротивление каёмки
взрывчатого вещества, каким было маленькое количество песка и маленький
диаметр патрона). Поэтому в пробах с ЭВВ применили трубу.
Хроматограмм из обозначания остатка ДНОК (его нет) в экстракте из песка
На хроматограмме не появились характерные пики ДНОК. У детонации
в трубе были в полное разложение ДНОК больше способствующие условия.
Труба (материал о большой прочности) законченная забойкой ставила
большее сопротивление для продуктов разложения ЭВВ.
Эмульсионные ВВ применяемые в промышленности для месения скал условия больше способствующее полной детонации.
Таблица представляет эксплуатационные параметры ВВ с примесью ДНОК
Для ЭВВ содержание NH4NO3 это сумма количества нитрата (эмульсия
и смесь с ДНОК).
22
Pазложение в почве
Cкважина к детонационному
разложению в почве
После детонации в почве
23
Детонация в скале
К одному ударному отверстию диаметром 110 мм и длины
28 м вводили 100 кг ANFO заключающего 15 кг ДНОK.
Скорость детонации взрывчатого вещества в отверстии
меренная в области 9.9 м выносила 3600 ± 100 м/с.
24
Хроматограмм из обозначания остатка ДНОК (его нет) в экстракте из скалы
25
Резюме
1. Метод детонационного разложения пестицидов годится
особенно для связей заключить группу нитровом - ДНОK.
2. Разложение должно быть в скале в связи на экономический
аспект и защиту окружающей среды.
3. Метод годится для пестицидов в которых содержание воды
не станет причиной превысшить ее конечного количества
во взрывчатом веществе свыше 2 %.
БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!