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Title:
GRANULAR, CARTRIDGE-PACKED EXPLOSIVE EMULSION
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/059786
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an explosive mixture of a water-in-oil dispersion (matrix emulsion) and granules of fertiliser-grade ammonium nitrate (prills) sensitised in mechanical form with plastic, ceramic or glass microspheres (microballs), or mixtures thereof, and/or by way of a chemical, bubble-forming reaction (gasification) that allows an explosive composition with higher energy, higher volume of gases, resistant to water and sensitive to detonator no. 8, with a relative density as cartridge of between 0.95 and 1.25 g/cm3 and a detonation rate in a non-confined medium as a cartridge in the range 3500 to 5900 m/s and stable for a minimum period of 6 months to be obtained, whereby the explosive mixture of the present invention is used in plastic or paper cartridges (chubs) as a primer for nitrocarbonitrates and/or a column load in the blasting of ground (rocks) with a soft to very hard hardness in underground and/or open-cast mining.

Inventors:
MASLO LUNA KARL GEORG (PE)
Application Number:
PCT/PE2018/000020
Publication Date:
March 28, 2019
Filing Date:
September 19, 2018
Export Citation:
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Assignee:
EXSA S A (PE)
International Classes:
C06B31/02; C06B31/28; C06B43/00
Domestic Patent References:
WO2016065412A12016-05-06
Foreign References:
RU2014145448A2016-06-10
CN106946636A2017-07-14
CN101948362A2011-01-19
CN104341253A2015-02-11
Attorney, Agent or Firm:
MERTZ PERU S.A.C. (PE)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Una mezcla explosiva granular encartuchada a base de una dispersión de agua en aceite (emulsión) y gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante, sensible al detonador N° 8, con volumen de gases (Ukg) entre 1000 y 1250 y un poder rompedor Hess (mm) entre 15 y 30, caracterizada porque comprende:

- Una solución oxidante acuosa de sales inorgánicas que forma la fase dispersa en donde dichas sales inorgánicas son:

• De 55% a 80% en peso de nitrato de amonio grado fertilizante como componente de mayor cuantía. · De 0, 1 % a 16% en peso de nitrato de sodio; y

• De 0,1% a 3,5% en peso de Tiourea;

• De 6% a 18% en peso de agua;

- Una fase continua combustible formada por hidrocarburos de origen mineral, animal, vegetal o mezclas de los mismos, en donde el hidrocarburo de origen animal es aceite de tiburón, aceite de anchoveta, aceite de ballena, aceite de hígado de bacalao, aceite de foca, aceite de manteca de cerdo, aceite de serpiente y mezclas de los mismos; el aceite de origen vegetal es aceite de oliva, aceite de soya, aceite de palma, aceite de girasol, aceite de semilla de algodón, aceite de colza o de mostaza, aceite de linaza, aceite de coco y mezclas de los mismos y en donde dichos hidrocarburos pueden estar en su naturaleza liquida o sólida y en donde dicha fase continua combustible incluye un agente o una mezcla de agente tenso-activo de naturaleza no iónica o polimérica que comprende:

• De 10 % a 38% en peso de emulsificante de naturaleza no iónica, y/e polimérica o mezclas de los mismos; seleccionado de poliosobuten anhídrido succínico,y/e sorbitan monoleato y mezclas de los mismos; · De 0,1% a 10% en peso de aceite de origen mineral, vegetal o animal

• De 0, 1 % a 60% en peso de cera microcristalina

• De 0,1% a 50% en peso de parafina. • De 10% a 20% de cera candelilla de origen vegetal con una viscosidad de la emulsión matriz de 40000 cP a 150000 cP y que permite la retención de las burbujas de nitrógeno después de la gasificación en el cartucho evitando su coalescencia. - Una solución liquida oleosa al 80% de un disolvente de hidrocarburo a base de n-alcano e iso-alcanos de cadena C12 a C15 con una densidad de 0,82 g/cm3a 0,86 g/cm3que contiene gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante en una proporción de 0,2% a 3% en peso del total de la mezcla de nitrato de amonio (prills) y una viscosidad de 200 cP; en donde la mezcla explosiva es sensibilizada de manera mecánica con corpúsculos de microesfera (microbalon) de vidrio, cerámica, plástico y mezclas de las mismos en la proporción de 0, 1 % a 3% en peso y el disolvente liquido de hidrocarburo a base de n-alcano e iso-alcano en la proporción de 50% a 95% en peso de la emulsión explosiva y 50% a 5% en peso de la mezcla de nitrato de amonio granulado (prills).

2. Una mezcla explosiva granular encartuchada a base de una dispersión de agua en aceite (emulsión) y gránulos (prills) de nitrato de amonio grado fertilizante, sensible al detonador N° 8, con volumen de gases (LJkg) entre 1000 y 1250 y un poder rompedor Hess (mm) entre 15 y 30 caracterizada porque comprende:

-Una solución oxidante acuosa de sales inorgánicas que forma la fase dispersa en donde dichas sales inorgánicas son:

• De 55% a 80% en peso de nitrato de amonio grado fertilizante como componente de mayor cuantía.

• De 0, 1 % a 16% en peso de nitrato de sodio; y

• De 0, 1 % a 3,5% en peso de Tiourea; · De 6% a 18% en peso de agua;

-Una fase continua combustible formada por hidrocarburos de origen mineral, animal o vegetal o mezclas de los mismos, en donde el hidrocarburo de origen animal es aceite de tiburón, aceite de anchoveta, aceite de ballena, aceite de hígado de bacalao, aceite de foca, aceite de manteca de cerdo, aceite de serpiente y mezclas de los mismos; el aceite de origen vegetal es aceite de oliva, aceite de soya, aceite de palma, aceite de girasol, aceite de semilla de algodón, aceite de colza o de mostaza, aceite de linaza, aceite de coco y mezclas de los mismos y en donde dichos hidrocarburos pueden estar en su naturaleza liquida o sólida y en donde dicha fase continua combustible incluye un agente o una mezcla de agente tenso-activo de naturaleza no iónica o polimérica que comprende:

• De 10 % a 38% en peso de emulsificante de naturaleza no iónica y/© polimérica o mezclas de los mismos, seleccionado de políosobuten anhídrido succínico, sorbitan monoleato y mezclas de los mismos; · De 0,1 % a 10% en peso de aceite origen mineral, vegetal o animal

• De 0,1% a 60% en peso de cera microcristalina

• De 0,1% a 50% en peso de parafina.

• De 10% a 20% de cera candelilla de origen vegetal que confiere la consistencia adecuada, con una viscosidad de la emulsión matriz de 40000 cP a 150000 cP y que permite la retención de las burbujas de nitrógeno después de la gasificación en el cartucho evitando su coalescencia.

-Una solución liquida oleosa al 80% de un disolvente de hidrocarburo a base de n-alcano e iso-alcanos de cadena C12 a C15 con una densidad de 0,82 g/cm3a 0,86 g/cm3que contiene gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante en una proporción de 0,2% a 3% en peso del total de la mezcla de nitrato de amonio (prills) y una viscosidad de 200 cP y una viscosidad de 200 cP, en donde la mezcla explosiva se sensibiliza con una reacción química de generación de burbujas (gasificación) mediante la adición de un agente gasificante que comprende una solución de sal oxidante de nitrito de sodio.

3. Una mezcla explosiva granular encartuchada de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizada porque el agente gasificante de nitrito de sodio tiene un pH de 6,0 a 8,0; y se mezcla con la masa explosiva de emulsión y el nitrato de amonio granulado antes de su encartuchado en la proporción de 97,5% a 99,8% por peso de masa explosiva y 2,5% a 0,2% en peso del agente gasificante de nitrito de sodio a una temperatura de 70°C a 90°C.

4. Una mezcla explosiva granular encartuchada a base de una dispersión de agua en aceite (emulsión) y gránulos (prills) de nitrato de amonio grado fertilizante, sensible al detonador N° 8, con volumen de gases (LAg) entre 1000 y 1250 y un poder rompedor Hess (mm) entre 15 y 30 caracterizada porque comprende: -Una solución oxidante acuosa de sales inorgánicas que forma la fase dispersa en donde dichas sales inorgánicas son:

• De 55% a 80% en peso de nitrato de amonio grado fertilizante como componente de mayor cuantía.

• De 0, 1 % a 16% en peso de nitrato de sodio; y · De 0, 1 % a 3,5% en peso de Tiourea;

• De 6% a 18% en peso de agua;

-Una fase continua combustible formada por hidrocarburos de origen mineral, animal o vegetal o mezclas de los mismos, en donde el hidrocarburo de origen animal es aceite de tiburón, aceite de anchoveta, aceite de ballena, aceite de hígado de bacalao, aceite de foca, aceite de manteca de cerdo, aceite de serpiente y mezclas de los mismos; el aceite de origen vegetal es aceite de oliva, aceite de soya, aceite de palma, aceite de girasol, aceite de semilla de algodón, aceite de colza o de mostaza, aceite de linaza, aceite de coco y mezclas de los mismos y en donde dichos hidrocarburos pueden estar en su naturaleza liquida o sólida y en donde dicha fase continua combustible incluye un agente o una mezcla de agente tenso-activo de naturaleza no iónica o polimérica que comprende:

• De 10 % a 38% en peso de emulsificante de naturaleza no iónica, polimérica o mezclas de los mismos, poli-isobuten anhídrido succínico, sorbitan monoleato y mezclas de los mismos;

• De 0,1% a 10% en peso de aceite origen mineral, vegetal o animal · De 0, 1 % a 60% en peso de cera microcristalina

• De 0, 1 % a 50% en peso de parafina. • De 10% a 20% de cera candelilla de origen vegetal que confiere la consistencia adecuada, con una viscosidad de la emulsión matriz de 40000 cP a 150000 cP y que permite la retención de las burbujas de nitrógeno después de la gasificación en el cartucho evitando su coalescencia. -Una mezcla de gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante que contiene en una proporción de 0.2 a 3 % en peso del total de la mezcla, una solución líquida oleosa ai 80% de un disolvente de hidrocarburo a base de n-alcano e iso-alcanos de cadena C12 a C15 con una densidad de 0,82 g/cm3 a 0,86 g/cm3 y una viscosidad de 200 Cp, en donde la emulsión matriz se sensibiliza con una combinación de sensibilización mecánica mediante la adición de corpúsculos de microesfera (microbalon) de vidrio, cerámica, plástico o mezclas de las mismos en la proporción de 0,1% a 3% en peso de la mezcla total y una mezcla de la emulsión explosiva y los gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante en la proporción de 50% a 95% en peso de la emulsión explosiva y 50% a 5% en peso de la mezcla de nitrato de amonio granulado (prills) y sensibilización química mediante la adición de un agente gasificante que comprende una solución de sal oxidante de nitrito de sodio con un pH de 6,0 a 8,0; el cual es mezclado con la masa explosiva de emulsión y el nitrato de amonio granulado antes de su encartuchado en la máquina encartuchadora en la proporción de 97,5% a 99,8% por peso de masa explosiva y 2,5% a 0,2% en peso del agente gasificante de nitrito de sodio a una temperatura de 70°C a 90°C. 5. Un cartucho (chub) de diámetro de 2,22 cm (7/8") a 7,62 cm (3") y longitud de 15,24 cm (6") a 60,96 cm (24") caracterizado porque comprende una mezcla explosiva granular de cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

Description:
EMULSION EXPLOSIVA GRANULAR ENCARTUCHADA

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con materiales explosivos para su aplicación en minas mediante su aplicación como cebo de iniciación para nitrocarbonitrato o como carga de columna en minería subterránea.

RESUMEN

La presente invención se refiere a una mezcla explosiva de una dispersión de agua en aceite (emulsión matriz) y gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante, sensibilizada en forma mecánica por microesferas (microbalones) de plástico, cerámica, vidrio o mezclas de los mismos y/o mediante una reacción química de generación de burbujas (gasificación) que permite obtener una composición explosiva de mayor energía, mayor volumen de gases, resistente al agua y sensible al detonador N° 8, con una densidad relativa como cartucho entre 0,95 g/cm 3 a 1 ,25 g/cm 3 , con una velocidad de detonación en un medio no confinado como cartucho en el rango de 3500 m/s a 5900 m/s y estable durante un periodo mínimo de 6 meses y en donde la mezcla explosiva de la presente invención se emplea en cartuchos plásticos o papel (chubs) como cebo de nitrocarbonitratos y/o carga de columna en la voladura do terrenos (rocas) de dureza suave hasta muy dura en minería subterránea y/o tajo abierto.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La voladura es uno de los medios principales de extracción de minerales en las operaciones mineras. El propósito principal de la operación de voladura es la fragmentación de la roca y para esto se requiere de una gran cantidad de explosivos. Los explosivos liberan una gran cantidad de energía durante la explosión, en donde, sólo el 20-30% es utilizada para la ruptura y el desplazamiento de las rocas, mientras que el resto de esta energía se desperdicia en el medio ambiente. La voladura se puede definir como la ignición de una carga masiva de explosivos. El proceso de voladura comprende el carguío de los taladros hechos en la perforación con una sustancia explosiva, que al entrar en acción origina una onda de choque y mediante una reacción, libera gases a alta presión y temperatura de una forma substancialmente instantánea, para arrancar, fracturar o remover una cantidad de material según los parámetros de diseño de la voladura.

La fragmentación del macizo rocoso es causada inmediatamente después de la detonación. El efecto de impacto de la onda de choque y de los gases en rápida expansión sobre la pared del taladro, se transfiere a la roca circundante, difundiéndose a través de ella en forma de ondas o fuerzas de compresión, provocándole solo deformación elástica, ya que las rocas son muy resistentes a la compresión. Al llegar estas ondas a la cara libre en el frente de voladura causan esfuerzos de tensión en la masa de roca, entre la cara libre y el taladro. Si la resistencia a la tensión de la roca se excede, esta se rompe en el área de la línea de menos resistencia (burden). En este caso, las ondas reflejadas son ondas de tensión que retornan ai punto de origen creando fisuras y grietas de tensión a partir de los puntos y planos de debilidad naturales existentes, agrietándola profundamente (efecto de craquelación).

Casi simultáneamente, el volumen de gases liberados y en expansión penetra en las grietas iniciales ampliándolas por acción de cuña y creando otras nuevas, con la que se produce la fragmentación efectiva de la roca. Si la distancia entre el taladro y la cara libre está correctamente calculada la roca entre ambos puntos cederá. Luego los gases remanentes desplazan rápidamente la masa de material triturado hacia adelante, hasta perder su fuerza por enfriamiento y por aumento del volumen de la cavidad formada en la roca. En este momento en que los fragmentos o detritos caen y se acumulan para formar la pila de escombros o material volado.

Para incrementar el rendimiento y avance en los frentes de detonación en la mina se requieren mezclas explosivas con características técnicas de mayor energía, mayor velocidad de detonación (lo que origina una mayor presión de detonación y mayor brisancia o poder rompedor), resistentes al agua y mayor volumen de gases. La mezcla explosiva de la presente invención justamente se caracteriza por presentar una mayor energía, mayor volumen de gases, sensibilidad al detonador N° 8 y una excelente resistencia ai agua y al no contener nitroglicerina presenta una mejor seguridad en su manipulación y almacenamiento.

En el arte de la técnica existen actualmente mezclas explosivas que comprenden una mezcla a base de emulsión de agua en aceite y gránuios (prílls) de nitrato de amonio grado técnico y/o grado anfo. Los gránuios pueden estar recubiertos de petróleo y/o aceites minerales. Esta mezclas explosivas pueden ser bombeables o empaquetadas en mangas plásticas o en bolsas de diámetros mayores a 2 ½ pulgadas (6.35 cm), no son sensibles a detonador N°8 pero si a un booster de 1/3 de libra (0.73 Kg) para su iniciación como carga de columna. En general, las mezclas explosivas de emulsión de agua en aceite y de gránuios (prills) sólidos de nitrato de amonio de grado fertilizante tienen la ventaja técnica con respecto a las emulsiones y dinamitas de presentar una mayor energía, mayor densidad aparente y un mayor volumen de gases lo que permite una mejor fragmentación de la roca. El problema de la mezclas explosivas de emulsión con gránuios (prílls) de nitrato de amonio grado técnico y/o grado anfo radica en la inestabilidad de la mezcla explosiva debido a la higroscopicidad del nitrato de amonio que tiende a adsorber el agua que se encuentra en la fase dispersa de la emulsión y al deterioro de la fase continua de la emulsión por acción de los aditivos anticaking del nitrato de amonio a base de naftalen sulfonato de sodio (Galoryl), lo cual origina a) la disminución de su tiempo de vida, b) insensibilidad al detonador N°8, c) no funcionamiento en cartuchos de 7/8" (0.34 cm) de diámetro (diámetro critico), d) endurecimiento de los cartuchos, io que hace difícil su cebado y e) disminución en sus propiedades explosivas.

En este sentido, en el estado del arte se conoce la patente peruana 17-2014/DIN la cual repoita una emulsión explosiva solo para climas fríos de hasta -40°C que comprende: a) solución oxidante acuosa de sales inorgánicas comprendiendo, en peso: de 60% a 85% de nitrato de amonio grado técnico o fertilizante, de 4% a 18% de nitrato de calcio grado técnico, de 0,1% a 2% de tiourea y de 8% a 15% de agua; b) fase continua combustible formada por compuestos orgánicos de origen mineral, animal o vegetal de naturaleza líquida o sólida que incluye un agente o una mezcla de agentes tensoactivos de naturaleza iónica y/o polimérica comprendiendo, en peso, de 5% a 30% de emulsificante de naturaleza iónica, de 5% a 30% de emulsificante de naturaleza polimérica, de 4% a 40% de aceite origen mineral, vegetal o animal, de 10% a 40% de cera microcristalina, y de 15% a 50% de parafina; donde la emulsión sensibilizada con 1% a 5% en peso de corpúsculos de microesfera de vidrio mezclada con aluminio granular, y el agente gasificante comprende una solución de sal oxidante de nitrito de sodio con pH de 5 a 7. Además, se refiere a un procedimiento para producir la emulsión explosiva.

De otra parte, la invención US4456492 está dirigida a una composición explosiva en estado fundido que comprende como primer componente una masa fundida que se puede verter, bombear o fluir a una temperatura en el intervalo de -10°C a +90°C y que comprende al menos una sal liberadora de oxígeno, por ejemplo, nitrato de amonio, y al menos un material combustible soluble en masa, por ejemplo, urea, y corno un segundo componente prills aceitados de nitrato de amonio. Las composiciones explosivas muestran buena retención de sensibilidad a la detonación en condiciones de presión estática aplicada, por ejemplo, en pozos explosivos profundos. Esta composición revela el uso de nitrato de amonio, nitrato de amonio (prills), nitrato de sodio, urea, tiourea, agua, tensoactivos y combustibles tales como parafinas, ceras, naftas, entre otros. Además, comprende el uso de microesferas o microbalones. Adicionalmente, menciona que tales composiciones explosivas también pueden utilizarse como rellenos para cartuchos explosivos y, por !o tanto, pueden utilizarse como explosivos envasados. Sin embargo, esta anterioridad enseña que las composiciones deben tener aditivos para mejorar la sensibilización de detonación tal como condensados de formaldehido y ácidos naftalensulfónicos de 1 a 10 átomos de carbono, lo cual contrarresta la posible pérdida de sensibilización de la mezcla, pero que se debe usar poco debido a los precios altos de este insumo.

Los problemas técnicos identificados en la aplicación en minería subterránea y/o tajo abierto que se resuelven con la mezcla explosiva de mayor energía, mayor volumen de gases, funcionamiento en diámetro de cartucho de 7/8" (2.22 cm), estabilidad como mínimo 6 meses y sensibilidad al detonador N° 8 de la presente invención son: a) Diminución del tiempo de vida. b) insensibilidad al detonador N°8. c) No funcionamiento en cartuchos de 7/8" (2.22) de diámetro (diámetro crítico). d) Dificultad de cebado por endurecimiento de los cartuchos por cristalización de la mezcla explosiva. e) Disminución de sus propiedades explosivas.

En este sentido, los problemas técnicos anteriormente mencionados se superaron con la emulsión matriz de la presente invención, la cual está formada por una sustancia oxidante y una sustancia combustible, donde la solución oxidante para la presente invención, contiene nitrato de amonio entre 55% a 80% en peso como componente de mayor cuantía, nitrato de sodio entre 0,1% a 16% en peso, tiourea entre 0,1% a 3,5% en peso como promotor del proceso de gasificación y agua entre 6% a 18% en peso.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una mezcla explosiva de una dispersión de agua en aceite (emulsión matriz) y gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante (densidad entre 0,85 g/crn 3 a 1 ,0 g/cm 3 ), sensibilizada en forma mecánica por microesferas (microbalones) de plástico, cerámica, vidrio o mezclas de los mismos y/o mediante una reacción química de generación de burbujas (gasificación) que permite obtener una composición explosiva de mayor energía, mayor volumen de gases, resistente al agua y sensible al detonador N° 8, con una densidad relativa como cartucho entre 0,95 g/cm 3 a 1 ,25 g/cm 3 , con una velocidad de detonación en un medio no confinado como cartucho en ei rango de 3500 m/s a 5900 m/s y estable durante un periodo mínimo de 6 meses. La mezcla explosiva de la presente invención se emplea en cartuchos plásticos o papel (chubs) como cebo de nitrocarbonitratos y/o carga de columna en la voladura de terrenos (rocas) de dureza suave hasta muy dura en minería subterránea y/o tajo abierto. Dicha emulsión matriz está conformada por una solución oxidante y una solución combustible, donde la solución oxidante comprende agua, sales oxidantes de amonio y/o sodio, tiourea como promotor del proceso de gasificación. La solución combustible está conformada por hidrocarburos de origen mineral, animal o vegetal de naturaleza líquida o sólida que incluye un agente o una mezcla de agentes tensoactivos de naturaleza no iónica y/o polimérica.

Esta emulsión matriz es sensibilizada mediante una mezcla mecánica con microesferas (microbalones) de plástico, cerámica, vidrio o mezclas de los mismos. A la emulsión matriz sensibilizada con microesferas se adiciona prills de nitrato de amonio grado fertilizante (con una densidad entre 0,85 g/cm 3 a 1 ,0 g/cm 3 ) los cuales han sido previamente tratados con un solución oleosa liquida de un disolvente de hidrocarburo a base de n-alcano y iso-alcanos de cadena C12 a C15, con una densidad de 0,82 g/cm 3 a 0,86 g/cm 3 y una viscosidad de 200 cP, con el objetivo de inhibir su reacción con el agua de la fase dispersa de la emulsión matriz y evitar la desestabilización de la mezcla explosiva. El nitrato de amonio (prills) de grado fertilizante se adiciona a la mezcla explosiva como un agente para incrementar la energía y el volumen de gases. Finalmente, se reduce la densidad del cartucho por la adición de una sustancia química de sales oxidantes de naturaleza iónica que en contacto con dicha emulsión matriz sensibilizada se forman burbujas de nitrógeno que son ocluidas en el seno dé la mezcla explosiva obteniéndose composiciones homogéneas de densidad de 0,95 g/cm 3 a 1,25 g/cm 3 , estables durante un periodo mínimo de 6 meses. La mezcla explosiva obtenida presenta una velocidad de detonación en el rango de 3500 m/s a 5900 m/s en forma homogénea a lo largo del cartucho.

Esta mezcla explosiva de mayor energía, mayor velocidad de detonación y mayor volumen de gases de detonación de la presente invención es sensible al detonador N° 8 y tiene las características fisicoquímicas como emulsión matriz de densidad entre 1,38 g/cm 3 a 1,46 g/cm 3 , pH de 3,0 a 6,0 y es susceptible de ser encartuchada en cartuchos (chubs) de diámetros de 2,22 cm (7/8") a 7,62 cm (3") y longitudes de 15,24 cm (6") a 60,96 cm (24°), siendo su transporte, almacenamiento y aplicación completamente segura en minería subterránea y/o tajo abierto.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona una mezcla explosiva a base de una dispersión de agua en aceite (emulsión matriz) y gránulos (prills) de nitrato de amonio grado fertilizante, sensible al detonador N° 8, de mayor energía, mayor volumen de gases, mayor resistencia al agua con respecto al anfo y dinamita. Se presenta en cartuchos (chubs) plásticos o papel de diámetros de 2,22 cm (7/8") a 7,62 cm (3") y longitudes de 15,24 cm (6") a 60,96 cm (24"), con una densidad relativa como cartucho entre 0,95 g/cm 3 a 1 ,25 g/cm 3 , una velocidad de detonación en un medio no confinado como cartucho en el rango de 3500 m/s a 5900 m/s y estable durante un periodo mínimo de 6 meses. La mezcla explosiva de la presente invención se utiliza como cebo para iniciación de nitrocarbonitratos y/o como carga de columna en la voladura de terrenos (rocas) de dureza suave hasta muy dura en minería subterránea y/o tajo abierto.

La mezcla explosiva de la presente invención es sensibilizada en forma mecánica por 0,1% a 3,0% de microesferas (microbalones) de plástico, cerámica, vidrio o mezclas de los mismos. Otra manera de sensibilización es mediante una reacción química de generación de burbujas (gasificación) con una agente gasificante de nitrito de sodio que permite obtener una composición explosiva con una densidad en el rango de 0,95 g/cm 3 a 1 ,25 g/cm 3 . Adicionalmente, la presente invención puede realizar la sensibilización a través de una combinación de sensibilización mecánica y química. El incremento de la energía y del volumen de gases se regula mediante la adición de nitrato de amonio (prills) de grado fertilizante y el incremento de la estabilidad de la mezcla explosiva por un periodo mínimo de 6 meses se obtiene mediante la adición de una solución liquida oleosa ai 80% de un disolvente de hidrocarburo a base de n-alcano e iso-alcanos de cadena C12 a C15 con una densidad de 0,82 g/cm 3 a 0,86 g/cm 3 al gránulo del nitrato de amonio (prills) grado fertilizante en una proporción de 0,2% a 3% en peso del total de la mezcla de nitrato de amonio (prills) y disolvente de hidrocarburo para mejorar la resistencia al agua del nitrato de amonio e inhibir su reacción con el agua de la fase dispersa de la emulsión.

La solución combustible formada por hidrocarburos de origen mineral, animal, en donde, por ejemplo, el hidrocarburo de origen animal es aceite de tiburón, aceite de anchoveta, aceite de ballena, aceite de hígado de bacalao, aceite de foca, aceite de manteca de cerdo, aceite de serpiente y mezclas de los mismos; o aceite de origen vegetal como por ejemplo, aceite de oliva, aceite de soya, aceite de palma, aceite de girasol, aceite de semilla de algodón, aceite de colza o de mostaza, aceite de linaza, aceite de coco y mezclas de los mismos, en donde dichos hidrocarburos pueden estar en su naturaleza liquida o sólida y en mezclas de los mismos; entre 0,1% a 10% en peso, parafina entre 0,1% a 50% en peso, cera micro cristalina entre 0,1% a 60% en peso incluye un agente o una mezcla de agentes tenso activos (emulsificante) de naturaleza no iónica o polimérica de 10% a 38% en peso y de 10% a 20% de cera candelilla de naturaleza sólida y de origen vegetal de punto de fusión de 70°C, dicha solución confiere la consistencia adecuada con una viscosidad de la emulsión matriz de 40000 cP a 150000 cP, que permite la retención de las burbujas de nitrógeno en la emulsión matriz evitando su coalescencia.

Para obtener la emulsión matriz se mezclan de 90% a 95% en peso de solución oxidante y 5% a 10% de la solución combustible. La solución oxidante se encuentra entre 80°C a 90°C y la solución combustible entre 70°C a 90°C. En estas condiciones se mezclan a alta velocidad de rotación comprendido entre 400 rpm a 2000 rpm para formar la emulsión a la temperatura entre 70°C a 90°C con un tamaño de partícula de 0,5 mieras a 5 mieras y con características fisicoquímicas como emulsión matriz de densidad entre 1 ,38 g/cm 3 a 1 ,46 g/cm 3 , pH de 3,0 a 6,0. En estas condiciones, la emulsión no es explosiva, se mezcla con 0,1% a 3,0% en peso de microesfera de vidrio, cerámica, plástico o mezclas de los mismos para proporcionar sensibilidad al detonador, con 5% a 50% de la mezcla de gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante con una densidad de 0,85 g/cm 3 a 1 ,0 g/cm 3 y 0,2 a 3% de una solución oleosa liquida al 80% de un disolvente de hidrocarburo a base de n- alcano e iso-alcanos de cadena C12 a C15. Los gránulos de nitrato de amonio (prills) grado fertilizante se agregan para incrementar la energía y el volumen de gases del explosivo y con 0,2% a 2,5% en peso del agente gasificante de sales oxidantes de nitrito de sodio con pH de 6,0 a 8,0 a una temperatura de 70°C a 90°C obteniendo un explosivo final sensible al detonador, encartuchado en cartuchos (chubs) de diámetros de 2,22 cm (7/8") a 7,62 cm (3") y longitudes de 15,24 cm (6") a 60,96 cm (24"), con una densidad comprendida entre 0,95 g/cm 3 a 1,25 g/cm 3 para aplicación como mezcla explosiva para voladura en minería subterránea y tajo abierto. De acuerdo con lo anterior, la presente invención está dirigida a una mezcla explosiva a base de una dispersión de agua en aceite (emulsión) y gránulos (prills) de nitrato de amonio grado fertilizante, sensible al detonador N° 8, de mayor energía, mayor volumen de gases, mayor resistencia al agua con respecto al anfo y dinamita pulverulenta. Se presenta en cartuchos (chubs) plásticos o papel de diámetros de 2,22 cm (7/8") a 7,62 cm (3") y longitudes de 15,24 cm (6") a 60,96 cm (24"), con una densidad relativa como cartucho entre 0,95 g/cm 3 a 1 ,25 g/cm 3 , una velocidad de detonación en un medio no confinado como cartucho en el rango de 3500 m/s a 5900 m/s y estable durante un período mínimo de 6 meses. La mezcla explosiva de la presente invención se utiliza como cebo para iniciación de nitrocarbonitratos y/o como carga de columna en la voladura de terrenos (rocas) de dureza suave, semidura, dura y muy dura en minería subterránea y/o tajo abierto caracterizada porque comprende:

-Una solución oxidante acuosa de sales inorgánicas que forma la fase dispersa en donde dichas sales inorgánicas son: · De 55% a 80% en peso de nitrato de amonio grado fertilizante como componente de mayor cuantía.

• De 0,1% a 16% en peso de nitrato de sodio; y

• De 0, 1 % a 3,5% en peso de Tiourea;

• De 6% a 18% en peso de agua; -Una fase continua combustible formada por hidrocarburos de origen mineral, animal, vegetal o mezclas de los mismos, en donde el hidrocarburo de origen animal es aceite de tiburón, aceite de anchoveta, aceite de ballena, aceite de hígado de bacalao, aceite de foca, aceite de manteca de cerdo, aceite de serpiente y mezclas de los mismos; el aceite de origen vegetal es aceite de oliva, aceite de soya, aceite de palma, aceite de girasol, aceite de semilla de algodón, aceite de colza o de mostaza, aceite de linaza, aceite de coco y mezclas de los mismos y en donde dichos hidrocarburos pueden estar en su naturaleza liquida o sólida y en donde dicha fase continua combustible incluye un agente o una mezcla de agente tenso-activo de naturaleza no iónica o polimérica que comprende: • De 10 % a 38% en peso de emulsificante de naturaleza no iónica, polimérica o mezclas de los mismos, de preferencia poli-isobuten anhídrido succínico sorbitan monoleato o mezclas de los mismos;

• De 0,1% a 10% en peso de aceite origen mineral, vegetal o animal 5 · De 0,1% a 60% en peso de cera microcristalina

• De 0, 1 % a 50% en peso de parafina. e De 10% a 20% de cera candelilla de origen vegetal que confiere la consistencia adecuada, con una viscosidad de la emulsión matriz de 40000 cP a 150000 cP y que permite la retención de las burbujas de nitrógeno despuéso de ¡a gasificación en el cartucho evitando su coalescencia.

-Una mezcla de gránulos de nitrato de amonio (prills) de grado fertilizante de densidad 0,85 g/cm 3 a 1 ,0 g/cm 3 que contiene en una proporción de 0,2 a 3% en peso total de la mezcla, una solución líquida oleosa al 80% de un disolvente de hidrocarburo a base de n-alcano e iso-alcanos de cadena C12 a C15 con una densidad de 0,82 g/cm 3 a 0,86 g/cm 3 y una5 viscosidad de 200 cP para mejorar la resistencia al agua del nitrato de amonio e inhibir su reacción con el agua de la fase dispersa de la emulsión, evitando la desestabilización de la mezcla explosiva.

La emulsión matriz es sensibilizada con corpúsculos de microesfera (microbalon) de vidrio, cerámica, plástico y mezclas de las mismos en la proporción de 0,1% a 3% en peso y es0 mezclada con la mezcla producida entre el nitrato de amonio granulado (prill) grado fertilizante y el disolvente liquido de hidrocarburo a base de n-alcano y iso-alcano en la proporción de 50% a 95% en peso de la emulsión explosiva y 50% a 5% en peso de la mezcla de nitrato de amonio granulado (prills) como agente para incrementar la energía y el volumen de gases de la mezcla explosiva. 5 -Un agente gasificante que comprende una solución de sal oxidante de nitrito de sodio con un pH de 6,0 a 8,0; el cual es mezclado con la masa explosiva de emulsión y el nitrato de amonio granulado antes de su encartuchado en la máquina encartuchadora en la proporción de 97,5% a 99,8% por peso de masa explosiva y 2,5% a 0,2% en peso del agente La invención también está dirigida a un procedimiento para producir una mezcla explosiva a base de una dispersión de agua en aceite (emulsión) y gránulos (prills) de nitrato de amonio grado fertilizante, en donde el procedimiento comprende los pasos de: a) Disolver las sales oxidantes en agua entre 80°C a 90°C que comprende: nitrato de amonio y/o nitrato de sodio o mezclas de los mismos, tiourea y agua en un primer tanque, con agitación. b) Preparar la solución combustible a una temperatura entre 70°C a 90°C que comprende: emulsificante de naturaleza no iónica, como por ejemplo, sorbitan monoleato, y/o polimérica o mezclas de ios mismos, aceite mineral, vegetal o animal, parafina, cera microcrístalina y cera candelilla en un segundo tanque por agitación. c) Mezclar 90% a 95% de solución oxidante con 10% a 5% en peso de la solución combustible a una alta velocidad de rotación comprendido entre 400 rpm a 2 000 rpm para formar la emulsión no explosiva a la temperatura entre 70°C a 90°C con un tamaño de partícula menor a 5 mieras y con características fisicoquímicas de densidad (1,38 g/cm 3 a 1 ,46 g/cm 3 ), pH (3,0 a 6,0). d) Mezclar en un mixer a una velocidad de 50 rpm a 200 rpm nitrato de amonio granulado (prill) grado fertilizante de densidad 0,85 g/cm 3 a 1 ,0 g/cm 3 con 0,2 a 3% de una solución oleosa al 80% de de hidrocarburo líquido a base de n-alcano y iso-alcanos de cadena C12 a C15 con una densidad de 0,82 g/cm 3 a 0,86 g/cm 3 y una viscosidad de 200 cP . e) Mezclar en un mixer a una velocidad de 50 rpm a 300 rpm la emulsión matriz con las microesfera de vidrio, cerámica, y/o plástico o mezclas de los mismos; en la proporción 97% a 99,9% en peso de emulsión matriz y 0,1% a 3% en peso de microesferas y la mezcla producida entre el nitrato de amonio granulado (prill) grado fertilizante y el disolvente liquido de hidrocarburo en la proporción de 50% a 95% en peso de la emulsión sensibilizada y 50% a 5% % en peso de la mezcla de nitrato de amonio granulado (prills) antes de la

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HOJAS DE SUSTITUCIÓN (REGLA 26) granulado (prill) grado fertilizante y el disolvente liquido de hidrocarburo en la proporción de 50% a 95% en peso de la emulsión sensibilizada y 50% a 5% % en peso de la mezcla de nitrato de amonio granulado (prills) antes de la etapa de reacción de la mezcla granulada sensibilizada con el agente gasificante de nitrito de sodio. f) Mezclar en un mixer a una velocidad de 500 rpm a 1500 rpm la masa explosiva de emulsión matriz con las microesfera y nitrato de amonio granulado (prills) grado fertilizante con una solución de sal oxidante de nitrito de sodio con un pH de 6,0 a 8,0 antes de su encartuchado en la maquina encartuchados en la proporción de 97,5% a 99,8% por peso de masa explosiva y 2,5% a 0,2% en peso del agente gasificante de nitrito de sodio a una temperatura de 70°C a 90°C obteniendo un explosivo final con una densidad comprendida entre 0,95 g/cm 3 a 1 ,25 g/cm 3 .

En el siguiente ejemplo se ilustra la mejor manera de llevar a cabo la presente invención:

Ejemplo 1: a. La fase oxidante, se prepara en un tanque provisto de un sistema de calefacción y de un sistema de agitación, se disuelven 79,11 partes en peso de nitrato de amonio, 8,90 partes en peso de nitrato de sodio, 1 ,09 partes en peso de tiourea y 10,90 partes en peso de agua, a una temperatura comprendida entre 80°C y 90°C. b. Para la fase combustible, se prepara en otro tanque igualmente provista de un sistema de calefacción y de un sistema de agitación, se funde y homogeniza, entre 70°C y 90°C, una mezcla de 26,50 partes en peso de agente tenso activo a base de poli-ísobuten anhídrido succínico (PIBSA), 7,40 partes en peso de Monooleato de Sorbí tan, 18,70 partes en peso de cera microcristalina, 29,4 partes en peso de parafina y 15,0 partes en peso de candelilla y 3,0 partes en peso de aceite mineral. o. Se prepara en un mixer la mezcla entre el nitrato de amonio granulado (prill) grado fertilizante y la solución oleosa al 80% de un hidrocarburo liquido n-alcano e isoa!cano de cadena de C12 - C15, La proporción de estas mezclas es 98/2 respectivamente. d. En la preparación de ¡a emulsión, la fase oxidante (a) y la fase combustible (b) son Introducidas en un tanque emulsificador cíe alta velocidad de cizallamienio, 1200 rpm, donde se forma ia emulsión matriz a una temperatura entre 75°C y 85°C. e. Una vez obtenida una emulsión matriz homogénea (d) de densidad 1 ,35 g/cm 3 y viscosidad 80 000 cP, pasa a un mixer que trabaja a 100 rpm, donde se introduce 1 ,3 partes en peso de microesfera plástica y 29,46 partes en peso de la mezcla entre e! nitrato de amonio granulado grado fertilizante y ia solución oleosa (c). Antes del encartuchado se le adiciona 0,5 partes en peso dei agente gasificante de nitrito de sodio que permite obtener una mezcla explosiva con una densidad en el rango de 0,95 g/cm 3 a 1 ,25 g/cm 3 .

TABLA I