BRPI1002932A2

BRPI1002932A2 - dispersão de baixo peso especìfico

Info

Publication number: BRPI1002932A2
Application number: BRPI1002932-0A
Authority: BR
Inventors: Francisco Pérez Córdova Pio; Alfredo Cardenas Lopez Luis
Original assignee: Industrias Minco S.A.C.
Priority date: 2009-11-23
Filing date: 2010-08-26
Publication date: 2012-06-19
Also published as: NZ589433A; CL2010000500A1; BRPI1002932B1; CA2716285A1; HN2010001294A; AR077742A1; PE20110491A1; US20110120603A1; AU2010241443B2; CO6350194A1; MX2010008211A; ZA201008346B; CA2716285C; AU2010241443A1; CN102153428A; US8187397B2

Abstract

DISPERSãO DE BAIXO PESO ESPECìFICO A presente invenção se refere a uma dispersão de água em óleo (emulsão matriz) na qual se geram quimicamente bolhas (gaseificação), obtendo-se uma composição explosiva de baixo peso específico (0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3) que é empregada como agente de dinamitação. A referida emulsão é conformada por uma solução oxidante e uma solução combustível,onde a solução oxidante compreende água e sais oxidantes de amónio e sódio, e se caracteriza pela presença de um sal retardante do processo de gaseificação. A solução combustível é conformada por compostos orgânicos de hidrocarbonetos de origem mineral, animal ou vegetal de natureza líquida ou sólida que incluem um agente ou uma mistura de agentes tensoativos de natureza iónica ou polimérica e se caracteriza pela presença de manteiga de cacau de natureza sólida, o que lhe confere a consistência adequada para a retenção das bolhas de nitrogênio na referida emulsão matriz e de um ácido graxo de natureza sólida que confere à emulsão a função de diminuir o tamanho da bolha de nitrogênio, evitando sua coalescência. Esta emulsão matriz é sensibilizada no local da dinamitação (mina) por uma substância química de sais oxidantes de natureza iónica que, em contato com a referida emulsão matriz, formam bolhas de nitrogênio que são oclusas no seio da emulsão matriz, obtendo-se composições explosivas de baixo peso 3 específico (0,50 g/cm a 0,90 gr/cm3) estáveis durante um período mínimo de 96 horas, permitindo-se uma distribuição homogênea das bolhas de nitrogênio e uma continuidade da onda de detonação ao longo do furo. A sensibilização é realizada através de um sistema de gaseificação instalado nas unidades de fabricação móveis. Este sistema de gaseificação tem uma unidade de controle lógico programável (PLC) em linha, que permite programar a quantidade de solução gaseificante a dosificar em função da temperatura da emulsão matriz, visualizar os parâmetros do processo de gaseificação de pressão e temperatura da emulsão, assim como programar a quantidade a dosificar nos furos, momentos antes do disparo. A homogeneização da emulsão matriz com o agente sensibilizante é realizada através de um misturador estático, para a obtenção de uma mistura homogênea. A emulsão matriz da presente invenção tem as características físico- químicas adequadas de pH e de reologia que a tornam propícia para ser sensibilizada no local da dinamitação durante sua aplicação e é completamente inerte e classificada como não explosiva, o que lhe confere a segurança em questão durante seu transporte e armazenamento.

Description

DISPERSÃO DE BAIXO PESO ESPECÍFICO

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

O ANFO, do Inglês: Ammonium Nitrate - Fuel Oil, é um agente de dinamitação que consiste na mistura de nitrato de amônio e petróleo. O ANFO é muito utilizado principalmente pelas empresas mineradoras e de demolição, devido ao fato de ser muito seguro, barato e seus componentes poderem ser adquiridos com muita facilidade.

O ANFO tem 6% de combustível, apresenta baixo peso específico com uma média de 0,75 gr/cm3 e uma tendência a absorver a água (higroscópica), razão pela qual não pode ser usado em furos com a presença de água.

Também, existem emulsões explosivas com pesos específicos baixos (de 0,50 g/cm3 a 0,80 gr/cm3) que são geradas por misturas físicas de aditivos sensibilizantes, tais como contas de poliestirenos, perlita carlita e microesferas de vidro.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

A presente invenção proporciona uma composição explosiva de baixo peso específico à base de emulsão com um peso específico médio de 0,75 g/cm3, apresentando uma maior velocidade de detonação, pressão de detonação e maior resistência à água com respeito ao ANFO.

A diminuição do peso específico na faixa de 0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3 é realizada através da geração de bolhas de nitrogênio por reação química da emulsão matriz com uma solução gaseificante de sais oxidantes de nitrito de sódio e sais de metais alcalinos terrosos e/ou metais de transição, acidificada a um pH de 4,5 a 6,0.

Os problemas técnicos a resolver para a obtenção de uma emulsão de peso específico baixo são:

a) a reação inicial da solução gaseificante com a emulsão matriz é violenta, gerando grandes bolhas.

b) ao ser carregada a emulsão no furo (a carga de emulsão é feita a partir da boca do furo), as bolhas escapam, devido ao impacto com o fundo do furo.

c) as bolhas formadas com o transcorrer do tempo coalescem, devido à pouca consistência da emulsão, a emulsão perdendo sensibilidade.

d) as bolhas de maior tamanho fogem da emulsão, aumentando-se o peso específico.

A coalescência inicial e posterior das bolhas de nitrogênio durante o carregamento da emulsão nos furos produzirá uma distribuição inadequada das bolhas de nitrogênio ao longo da coluna explosiva e, portanto, falhas durante a detonação (nenhuma iniciação, deflagração da coluna explosiva, corte de continuidade da onda de detonação).

Para resolução dos problemas técnicos, a composição explosiva da presente invenção é formada por uma substância oxidante e uma substância combustível, onde a solução oxidante para a presente invenção contém componentes oxidantes principalmente de nitrato de amônio (entre 60% e 80%), nitrato de sódio (entre 1% e 14%), tiouréia (entre 0,1% e 2%), caracterizada principalmente pela presença da uréia (entre 2% e 12%) como o aditivo retardante da reação inicial de gaseificação.

A solução combustível formada por compostos orgânicos de hidrocarbonetos de origem mineral, animal ou vegetal de natureza líquida ou sólida, cujos componentes são, principalmente: óleo mineral (10% a 40%), óleo diesel N0 2 (10% a 70%), e inclui um agente ou uma mistura de agentes tensoativos (emulsificantes) de natureza iônica ou polimérica (10% a 30%). A solução combustível é caracterizada pela presença de manteiga de cacau de natureza sólida (entre 0,1% e 10%), que confere a consistência adequada à emulsão matriz para a retenção das bolhas de nitrogênio na emulsão matriz e de um ácido graxo de natureza sólida com o ácido esteárico (de 0,1% a 30%), que proporciona a estabilidade das bolhas, evitando sua coalescência. Para a obtenção da mistura emulsificada, são misturados em uma relação determinada entre 84% e 95% de solução oxidante e a diferença constituída pela solução combustível. A solução oxidante se encontra entre 80°C e 90°C, e a solução combustível entre 40°C e 60°C. Nestas condições, são misturadas a uma velocidade alta de rotação compreendida entre 600 rpm e 2000 rpm, para a formação da emulsão à temperatura entre 70°C e 90°C com características físico-químicas como peso específico (1,30 g/cm3 a 1,40 g/cm3) e pH (5,0 a 7,0). Nestas condições não explosivas, é transladada para o local de dinamitação, onde sua reação é propiciada com o agente gaseificante na proporção de 96,5% a 99,5% em peso da emulsão matriz e 3,5% a 0,5% do agente gaseificante de sais oxidantes de nitrito de sódio e sais de metais alcalinos terrosos e/ou metais de transição a uma temperatura de -5°C a 50°C, obtendo-se um explosivo final sensível dentro do furo com um peso específico compreendido entre 0,50 g/cm3 e 0,90 g/cm3 para sua aplicação como agente de dinamitação.

A presente invenção é sensibilizada com um agente de dinamitação e permite seu uso para o movimento de terras necessárias para a indústria de mineração.

A sensibilização é realizada através de um sistema de gaseificação instalado nas unidades de fabricação móveis. Este sistema de gaseificação tem uma unidade de controle lógico programável em linha "PLC", que permite programar a quantidade de solução gaseificante a dosificar em função da temperatura da emulsão matriz, visualizar os parâmetros do processo de gaseificação de pressão e temperatura da emulsão, assim como programar a quantidade a dosificar nos furos, momentos antes do disparo. A homogeneização da emulsão matriz com o agente sensibilizante é realizada após a bomba de cavidade progressiva através de um misturador estático, para a obtenção de uma mistura homogênea e para a obtenção do peso específico de 0,50 g/cm3 a 0,90 gr/cm3.

Claims

1. Emulsão do tipo de água em óleo para aplicação como agente de dinamitação com um peso específico compreendido entre 0,50 g/cm3 e 0,90 g/cm3 caracterizado pelo fato de ser constituída por: - 1.1 Uma solução oxidante aquosa de sais inorgânicos que forma a fase dispersa, que compreende: • De 60 a 80% de nitrato de amônio de grau técnico ou fertilizante como componente de maior teor, • De 2% a 16% de nitrato de sódio de grau técnico, • De 0,1 % a 2% de tiouréia, • De 14% a 22% de água, • Caracterizada por conter uréia entre 2% e 12% como agente retardante da reação de gaseificação, devido à hidrólise básica do sal, - 1.2 Uma fase contínua combustível formada por compostos orgânicos de hidrocarbonetos de origem mineral, animal ou vegetal de natureza líquida ou sólida que inclui um agente ou uma mistura de agente tensoativo de natureza iônica ou polimérica, que compreende: • De 10% a 30% de emulsificante de natureza iônica e/ou polimérica, • De 10% a 40% de óleo de origem mineral, vegetal ou animal, • De 10% a 70% de óleo diesel N0 2, A parte caracterizadora é a presença: • De 0,1% a 10,0% de manteiga de cacau sólida como um agente que proporciona a consistência adequada para a retenção das bolhas de gás produzidas durante a sensibilização da matriz, e • De 0,1% a 30% do ácido esteárico sólido como um agente que estabiliza as bolhas de gás de nitrogênio diminuindo o tamanho da bolha, estabilizando e evitando sua coalescência.

2. Procedimento para a produção da emulsão de água em óleo, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: • Dissolução dos sais oxidantes em água entre 80°C e 90°C, que compreendem: nitrato de amônio, nitrato de sódio, tiouréia, uréia e água em um primeiro tanque, com agitação, • Preparação da solução combustível a uma temperatura entre 40°C e 60°C, que compreende: emulsificante, óleo mineral, vegetal ou animal, óleo diesel N° 2, manteiga de cacau e ácido esteárico, em um segundo tanque, por agitação, • Mistura de 84% a 95% de solução oxidante com 16% a 5% da solução combustível a uma alta velocidade de rotação compreendida entre 600 rpm e - 2000 rpm, para a formação da emulsão não explosiva com um tamanho de partícula menor do que 5 mícrons com características físico-químicas de peso específico (1,30 g/cm3 a 1,40 g/cm3) e de pH (5,0 a 7,0), • Reação da emulsão matriz não explosiva com o agente gaseificante no local da dinamitação.

3. Emulsão do tipo de água em óleo, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo fato de a emulsão não explosiva ser pré-acondicionada para ser sensibilizada por um agente químico (gaseificante) gerador de bolhas de nitrogênio para conversão dele em um explosivo no local da dinamitação, durante seu carregamento nos furos.

4. Emulsão do tipo de água em óleo, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o agente gaseificante compreende uma solução de sais oxidantes de nitrito de sódio, sal de metais alcalinos terrosos e/ou metais de transição, e ácidos orgânicos ou inorgânicos com um pH de 4,5 a 6,0.

5. Emulsão do tipo de água em óleo, de acordo com as reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo fato de que a emulsão não explosiva é sensibilizada in situ na proporção de 96,5% a 99,5% em peso com 3,5% a - 0,5% de um agente gaseificante a uma temperatura de -5°C a 50°C, obtendo- se um explosivo final com um peso específico compreendido entre 0,50 g/cm3 e - 0,90 g/cm3.

6. Sistema de gaseificação, de acordo com a reivindicação 5, instalado nas unidades de fabricação móveis, após a bomba de cavidade progressiva de produto, caracterizado pelo fato de que compreendia uma unidade de controle lógico programável em linha "PLC", que permite programar a quantidade de solução gaseificante a dosificar em função da temperatura da emulsão matriz, visualizar os parâmetros do processo de gaseificação de pressão e temperatura da emulsão, assim como programar a quantidade a dosificar nos furos, momentos antes do disparo; um misturador estático para a homogeneização da emulsão matriz com o agente sensibilizante, obtendo-se um peso específico compreendido entre 0,50 g/cm3 e 0,90 g/cm3.