改进的爆炸组合物制造技术

本发明专利技术提供了爆炸组合物，其包含约2至约25％w/w的过氧化氢、大于0到高至约90％w/w的一种或多种其它氧化剂。本发明专利技术还提供了制备爆炸组合物的方法以及本发明专利技术的爆炸组合物在例如采矿作业中破碎和移动地面的用途。

Improved explosive composition

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的爆炸组合物本申请要求2016年12月12日的澳大利亚临时专利申请第2016905130号的优先权和权益，通过引用的方式将其整体并入本文。专利
本专利技术涉及改进的爆炸组合物。更具体地，本专利技术涉及包含过氧化氢(HP)与一种或多种其它氧化剂组合的爆炸组合物。本专利技术的主要用途是用作采矿应用中使用的基于过氧化氢/硝酸盐的爆炸组合物，下文将参照本申请进行描述。然而，应当理解的是，本专利技术不限于这一特定的应用领域。专利技术背景提供以下对现有技术的讨论以将本专利技术置于适当的技术背景中并使其优点得到更充分地理解。然而，应当理解，在整个说明书中对现有技术的任何讨论不应被视为明示或暗示承认这种现有技术是众所周知的或形成本领域公知常识的一部分。目前世界上使用的几乎所有商业和采矿炸药都是基于硝酸铵(AN)或AN与少量其它碱金属和/或碱土金属硝酸盐的混合物，例如硝酸钠(SN)或硝酸钙(CN)。AN是强氧化剂，至少在过去50至60年里一直被用作商业炸药的基础。这种类型的大多数炸药依靠炸药中氮化合物的能量反应来提供必要的爆炸力。最初，矿业公司自己使用AN作为炸药。然而，他们很快意识到柴油的添加增加了能量输出，而没有大幅增加成本(硝酸铵-燃料油，现在通常被称为“ANFO”)。然而，ANFO的耐水性很差，这限制了它在湿爆破孔中的使用。为了改善该问题，开发了浆料和水凝胶。浆料通常包含溶解/分散在水中的AN，其它盐类如硝酸钙、硝酸钠、胺硝酸盐、高氯酸盐等，其它添加剂例如瓜尔胶(作为增稠剂)和水溶性或不溶性燃料(甘油、MMAN、柴油等)。根据被炸地面的特性，它们也可以与ANFO混合。浆料通常还包含固体敏化剂(铝和烈性炸药，如TNT、RDX等)，以使浆料爆炸并最大限度地减少拒爆。水凝胶具有与浆料相似的组成，然而，可以添加交联剂来提高产品的耐水性。水凝胶和浆料的缺点之一是溶液中可掺入的AN有限。油包水乳液的发展克服了该缺点。当乳液在高温下制造时，这些乳液可以含有高浓度的AN(见美国专利第3,447,978号)。油包水乳液由分散在有机燃料中的热水性相(由AN、其它硝酸盐、高氯酸盐等组成)组成。通过使用乳化剂使水性-有机混合物稳定。乳液也可以与不同比例的ANFO混合，因此适合地面爆破。然而，尽管开发了AN乳液、AN浆料和水凝胶，仍然需要开发改进的炸药，其与现有的爆炸组合物相比，适当地更具成本效益，并且能够大量生产以满足工业的高需求。在配方中使用较少的AN是有利的，并且使用其它类型的硝酸盐替代AN的使用。此外，这种替代品应当优选地更安全、具有相对低的碳足迹、在使用点附近制造以最小化公共道路上的运输、能够按需制造以最小化储存需求并提高安全性、允许使用现有的输送设备、和/或在爆炸时产生更少量(或不产生)有毒的氮氧化物烟雾(NOx)等。如果对这种替代品没有繁重的监管要求从而降低管理成本，也是理想的。爆炸组合物还优选可原位交联，以增加爆破孔下的粘度。尽管由硝酸铵制造的组合物的类型有所进步，但缺点之一是在爆炸过程中，由于爆炸组合物中存在氮化合物(来自硝酸盐)，会产生NOx烟雾。这些NOx烟雾有毒，会影响矿区人员的健康。因此，爆炸后NOx烟雾的排放是一个安全问题，并且在澳大利亚等国家，现在有严格的监管控制措施来管理这种排放。例如，参见2011年澳大利亚昆士兰州监管机构发布的“QueenslandGuidanceNote：Managementofoxidesofnitrogeninopencutblasting(昆士兰州指导说明：露天爆破中氮氧化物的管理)”。同样，澳大利亚的炸药制造商也发布了一项管理爆破后NOx气体的业务规范(AEISGCodeofPractice,PreventionandManagementofBlastGeneratedNOxGasesinSurfaceBlasting,澳大利亚炸药工业安全小组：地表爆破中爆炸产生的NOx气体的预防和管理业务规范，2011年)。因此，需要找到能显著减少NOx产生的爆炸组合物。过氧化氢(HP)也是一种氧化剂，其至少有可能满足其中某些需求。国际PCT公开第WO2013/013272号描述了包含HP和敏化剂的爆炸组合物，其中敏化剂包含具有一个或多个充气空隙和/或气泡的可压缩材料。第WO2013/013272号还描述了制备爆炸组合物的方法以及所述爆炸组合物的用途，其中所述制备方法包含将过氧化氢和敏化剂混合，所述敏化剂包含可压缩材料和/或气泡。第WO2013/013272号中的组合物可含有非常高浓度的HP。尽管存在HP基炸药的现有技术实例，但是仍然需要开发改进的爆炸组合物。特别是，需要开发由HP和一种或多种其它氧化剂制成的改进的爆炸组合物，所述爆炸组合物可以控制敏感度、密度、爆炸速率和能量的输送。本专利技术的目的是克服或改善现有技术的一个或多个缺点，或者至少提供有用的替代方案。专利技术概述本专利技术涉及用于商业、建筑、民用、农业、采矿和类似领域的炸药。然而，应当理解，本专利技术可以用于其它相关领域。本专利技术实施方案的优选目的是提供满足以下一个或多个目的的爆炸组合物：制备方便、随着时间的推移在原位具有改进的稳定性、可以使用大量的可持续燃料(这降低了炸药的碳足迹)、以及可以使用除AN以外的大量的硝酸盐(这降低了对AN的依赖性)。第一方面，本专利技术提供了爆炸组合物，其包含：a.约2％至约25％w/w的过氧化氢；和b.大于0到高至约90％w/w的一种或多种其它氧化剂。在一实施方案中，提供了爆炸组合物，其包含：·约2％至约25％w/w过氧化氢；和·大于0到高至约90％w/w的一种或多种其它氧化剂；和·约15％至约25％w/w的燃料，优选可持续燃料。根据优选实施方案，本专利技术提供了爆炸组合物，其包含：·约2％至约25％w/w过氧化氢；·大于0到高至约90％w/w的一种或多种其它氧化剂；·燃料相；·增稠剂和/或交联剂；·二次燃料；和·敏化剂。优选地，该组合物包含约5％至约25％w/w的过氧化氢。优选地，一种或多种其它氧化剂选自硝酸盐、高氯酸盐、过氧化物盐或硝酸组成的组。例如，一种或多种其它氧化剂可以选自硝酸盐、高氯酸盐、过氧化钠、过氧化钾和可选的硝酸组成的组。高氯酸盐可选自高氯酸铵和高氯酸钠。优选地，盐选自硝酸铵(AN)、硝酸钙(CN)、硝酸铵钙(CAN)、硝酸钠(SN)、NH4ClO4、NaClO4、Na2O2、K2O2或其混合物。例如，硝酸盐可以选自硝酸铵、硝酸钙和硝酸钠。作为其他实例，硝酸盐可以选自硝酸铵钙、硝酸钙和硝酸钠。在一实施方案中，爆炸组合物不含AN。爆炸组合物中的一种或多种其它氧化剂可以选自硝酸钙和硝酸钠。优选地，爆炸组合物包含0.1至75％w/w的一种或多种其它氧化剂。在一实施方案中，爆炸组合物含有0.1至75％w/w的溶解盐。在优选实施方案中，一种或多种其它氧化剂中的至少一种的至少某些没有完全溶解在爆炸组合物中，而是以固体氧化剂的形式存在，例如粉末或颗粒的形式。在这样的实施方案中，至少部分以固体形式存在的一种或多种其它氧化剂可以选自AN、SN、CN、CAN或其混合物组成的组。该组合物可以包含固体硝酸盐氧化剂，例如含量为0.1至70％w/w。该组合物可以包含水。固体硝酸盐氧化剂可选自AN、SN、CAN或其混合物组成的组。优本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.爆炸组合物，其包含：a.约2％至约25％w/w的过氧化氢；和b.大于0到高至约90％w/w的一种或多种其它氧化剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.12 AU 20169051301.爆炸组合物，其包含：a.约2％至约25％w/w的过氧化氢；和b.大于0到高至约90％w/w的一种或多种其它氧化剂。2.根据权利要求1所述的爆炸组合物，其中所述一种或多种其它氧化剂选自硝酸盐、高氯酸盐、过氧化钠、过氧化钾和可选的硝酸组成的组。3.根据权利要求2的爆炸组合物，其中硝酸盐选自硝酸铵、硝酸铵钙、硝酸钙和硝酸钠。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述爆炸组合物不含硝酸铵。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述一种或多种其它氧化剂选自硝酸钙、硝酸铵钙和硝酸钠。6.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述高氯酸盐选自高氯酸铵和高氯酸钠。7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的爆炸组合物，其包含水，优选50％w/w或更少的水。8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的爆炸组合物，其包含25％w/w或更少的水。9.根据权利要求1至8中任一权利要求所述的爆炸组合物，其包含约5至约25％w/w的过氧化氢。10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的爆炸组合物，其包含约0.1至约75％w/w的一种或多种其它氧化剂。11.根据权利要求1至10中任一权利要求所述的爆炸组合物，其还包含一种或多种其它组分，所述一种或多种其它组分选自敏化剂、燃料、二次燃料、水、增稠剂、交联剂、乳化剂、能量稀释剂和可选的其它添加剂组成的组。12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物包含敏化剂。13.根据权利要求12所述的爆炸组合物，其中所述敏化剂包含可压缩材料和/或气泡。14.根据权利要求12或权利要求13所述的爆炸组合物，其中所述组合物的密度通过添加足够量的敏化剂来控制，使得所述组合物对爆炸敏感。15.根据权利要求14的爆炸组合物，其中所述密度被控制在约0.3至1.4g/cm3。16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物包含燃料。17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物还包含二次燃料。18.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物包含15至25％w/w的可持续燃料。19.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物是包含一种或多种增稠剂的水凝胶组合物。20.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物是包含一种或多种交联剂的水凝胶组合物。21.根据权利要求1至18中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物是包含一种或多种乳化剂的乳液组合物。22.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物包含一种或多种能量稀释剂。23.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其中所述组合物包含其它添加剂。24.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其氧平衡介于+10至-10之间。25.根据前述权利要求中任一权利要求所述的爆炸组合物，其粘度为5至50Pa*s。26.爆炸组合物，其包含a.约2％至约25％w/w的过氧化氢；b.大于0％到高至90％的一种或多种其它氧化剂；c.燃料相；d.增稠剂和/或交联剂；e.二次燃料；和f.敏化剂。27.根据权利要求26所述的爆炸组合物，其包含约5％至约25％w/w的过氧化氢。28.根据权利要求26或27所述的爆炸组合物，其中所述一种或多种其它氧化剂是选自硝酸盐、高氯酸盐、过氧化物盐或硝酸的盐或酸组成的组。29.根据权利要求28所述的爆炸组合物，其中所述盐选自AN、CN、SN、CAN、NH4ClO4、NaClO4、Na2O2、K2O2或其混合物。30...

【专利技术属性】
技术研发人员：米格尔·尤利西斯·阿拉奥，伊塔洛·奥德拉，
申请(专利权)人：CMTE发展有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU