[发明专利]具有改进的睡眠时间的基于过氧化氢的爆炸物

说明书

本发明提供一种包括过氧化氢、燃料和一种或多种密度稳定剂的爆炸组合物。本发明还提供了用于制备所述组合物的方法和使用所述组合物的方法。

技术领域

本发明涉及改进的过氧化氢基爆炸物。本发明主要开发用于采矿应用中的过氧化氢/燃料基爆炸组合物，下文将参考本申请进行描述。然而，应当理解，本发明不限于该特定使用领域。

背景技术

提供对现有技术的以下讨论，以将本发明置于适当的技术背景中，并使得能够更充分地理解本发明的优点。然而，应当理解的是，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此类现有技术是广为人知的或构成该领域的公知常识的一部分。

几乎所有当今世界上使用的商业和采矿爆炸物均基于硝酸铵(AN)或AN与少量其他碱和/或碱土硝酸盐(例如硝酸钠(SN)或硝酸钙(CN))的组合。硝酸铵是一种强氧化剂，至少在过去50-60年中被用作商业爆炸物的基础。大多数这类爆炸物依靠爆炸物中含氮化合物的高能反应来提供必要的爆炸力。

最初，矿业公司单独使用AN作为爆炸物。然而，他们很快意识到，添加柴油增加了能量输出，而没有大幅增加成本(硝酸铵-燃油，现在通常称为“ANFO”)。然而，ANFO的耐水性较差，限制了其在湿爆破孔中的应用。为了改善这一问题，开发了浆液和水凝胶。浆液通常包括溶解/分散在水中的AN和其他盐(如硝酸钙、硝酸钠、硝酸胺、高氯酸盐等)以及其他添加剂，其他添加剂例如为瓜尔胶(作为增稠剂)和水溶性或不溶性燃料(甘油、MMAN、柴油等)。根据待爆破的地面的特点，它们也可以与ANFO混合。浆液通常还包括固体敏化剂(铝和烈性爆炸物，如TNT、RDX等)，以使浆液液够引爆并使不点火的可能性最小。水凝胶具有与浆液相似的成分，但是，可以添加交联剂以增强产品的耐水性。

水凝胶和浆液的缺点之一是可掺入溶液中的AN有限。油包水乳液的开发克服了这一缺点。由于乳液是在高温下生产的，因此这些乳液可能含有高浓度的AN(参见美国专利号3447978)。油包水乳液由分散在有机燃料中的热水相(由AN、其他硝酸盐、高氯酸盐等组成)制成。通过使用乳化剂稳定水-有机混合物。乳液也可以与ANFO以不同比例混合，以适合待爆破的地面。

尽管已开发出AN乳液、AN浆液和AN水凝胶，但仍需要开发与现有的爆炸组合物相比，更具成本效益、并且能够大量生产以满足工业的高需求的改进的爆炸物。在配方中使用较少的AN，反而使用其他类型的硝酸盐来代替AN的使用将是有利的。此外，此类替代品优选应当更安全，具有相对低的碳足迹，能够在使用点附近制造以减少公共道路上的运输，能够根据需要制造以减少储存需求和提高安全性，允许使用现有的运输设备，和/或在爆轰时产生较低量的(或无)有毒氮氧化物烟雾(NO_x)等。如果对此类替代品没有繁重的监管要求，从而降低管理成本，也将是理想的选择。爆炸组合物最好在现场交联，以增加爆破孔下方的粘度。

尽管在能够由硝酸铵制造的成分类型方面取得了进展，但其中一个缺点是由于爆炸组合物中存在氮化合物(硝酸盐)，在爆轰过程中会产生NO_x烟雾。这些NO_x烟雾有毒，并且会影响矿区人员的健康。因此，爆破后NO_x烟雾的排放是一个安全问题，在澳大利亚等国家，现在有严格的监管措施来管理此类排放。例如，参见澳大利亚昆士兰监管机构2011年发布的“昆士兰指导说明：露天爆破中氮氧化物的管理”(“Queensland Guidance Note:Management of oxides of nitrogen in open cut blasting”)。同样，澳大利亚的爆炸物制造商也发布了一份规范，以管理爆破后的NO_x烟气(AEISG规范，表面爆破中爆破产生的NO_x气体的预防和管理，2011年)(AEISG Code of Practice,Prevention and Management ofBlast Generated NO_x Gases in Surface Blasting,2011)。因此，需要找到能显著减少NO_x生成的爆炸组合物。