Capítulo 2 Explosivos

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS E.A.P. INGENIERIA DE MINAS

EMULSIONES EXPLOSIVAS Integrantes: Jose Asto Capacyachi Henry Flores Lavado Roy Cerna Palacios

DEFINICIONES PRELIMINALES • Una emulsión es una mezcla estable de un líquido inmiscible disperso en otro, una forma fácil de imaginarse esto, es el "aceite " y el "agua". • Una emulsión de aceite en agua, es una mezcla homogénea de pequeñas gotitas de aceite dispersas en agua, y una emulsión de agua en aceite es una mezcla homogénea de pequeñas gotitas de agua rodeadas de aceite. • Pensemos ahora en una mezcla de aceite y vinagre; si se agita, los dos líquidos inmiscibles, se dispersan, creando una emulsión muy inestable. Cuando se detiene la agitación, ambas fases se separan.

EMULSIFICADORES • Para estabilizar el sistema, es decir que ambas fases coexistan en la emulsión sin separarse, se requiere de un emulsificante. • Los están constituidos por moléculas que generalmente contienen un grupo "hidrofílico" soluble en agua y una "cola hidrofóbica" soluble en aceite. Por esta característica, estas moléculas forman una película alrededor de cada gotita que evita su coalescencia. • Los fabricantes de emulsiones dan una especial importancia a la elección de los emulsificadores y normalmente es empleado más de uno para la obtención de una emulsión explosiva.

EMULSIFICADORES IONICOS Son moléculas en que la porción hidrofilica es un pequeño ion soluble en agua y la colahidrofobica es una cadena de carbonos. • Ácido Oleico • Oleato De Calcio Y Magnecio • Etanolaminas, Etc.

EMULSIFICADORES NO IONICOS • Son moléculas altamente polares que contienen un grupo hidrofilico no iónico unido al grupo hidrofobico.

EMULSIONES EXPLOSIVAS • Producto consistente en una solución altamente concentrada de nitratos, dispersa en una fase continua de aceite. • Generalmente no contienen ingredientes explosivos, tienen alta resistencia al agua y al ser iniciadas adecuadamente, explotan con una alta velocidad de detonación. • Este grupo de explosivos que es el de más reciente aparición en el mercado, mantiene las propiedades de los hidrogeles, pero a su vez mejora dos características fundamentales como son la potencia y la resistencia al agua.

EMULSIONES EXPLOSIVAS • El interés por estos explosivos surgió a comienzos de la década de los 60, cuando se investigaban las necesidades básicas de un explosivo para que produjera el proceso de detonación combinando una sustancia oxidante con un aceite mineral. Estas sustancias han permanecido químicamente invariables durante muchos años, pero, sin embargo, la forma física ha cambiado drásticamente.

EXPLOSIVOS Y SUS COMPONENTES • En el gráfico se resume en orden cronológico de aparición de los explosivos, las sustancias oxidantes, combustibles y sensibilizadores empleados en la fabricación de cada uno de ellos. • Desde el punto de vista químico, las emulsiones explosivas son del tipo denominado "agua en aceite" en las que la fase acuosa está compuesta por sales inorgánicas oxidantes disueltas en agua y la fase aceitosa por un combustible líquido inmiscible con el agua del tipo hidrocarbonado.

EXPLOSIVOS Y SUS COMPONENTES EXPLOSIVO

 

DINAMITAS

OXIDANTE

SOLIDO

Nitratos

COMBUSTIBLE

SOLIDO

SENSIBILIZANTE

LIQUIDO

Materias absorbentes (sensibilizante) Nitroglicerina Gasificante

OXIDANTE

SOLIDO

Nitratos

COMBUSTIBLE

LIQUIDO

Aceites Petróleo

SENSIBILIZANTE

 

Poros

OXIDANTE

SOLIDO/LIQUIDO

Nitratos Soluciones salinas

COMBUSTIBLE

SOLIDO/LIQUIDO

Aluminio Sensiblizante

SENSIBILIZANTE

SOLIDO/LIQUIDO

Aluminio Gasificante

OXIDANTE

LIQUIDO

Soluciones salinas

COMBUSTIBLE

LIQUIDO

Aceites Parafinas Ceras

SENSIBILIZANTE

LIQUIDO

Gasificantes

ANFOS

HIDROGELES

EMULSIONES

DIMENSIONES DE LOS OXIDANTES EXPLOSIVO

 

 

ANFO

TAMAÑO

2 mm

ESTADO

Solido

VELOCIDAD

3200 m/seg.

TAMAÑO

0.2 mm

ESTADO

Solido

VELOCIDAD

4000 m/seg

TAMAÑO

0.2 mm

ESTADO

Solido/ Liquido

VELOCIDAD

3000 m/seg

TAMAÑO

0.001 mm

ESTADO

Liquido

VELOCIDAD

5000 -6000 m/seg

DINAMITA

HIDROGEL

EMULSION

PROPIEDADES DE LAS EMULSIONES EXPLOSIVAS • Las emulsiones explosivas, tienen alta VOD • De acuerdo al requerimiento del terreno y condiciones de aplicación, se fabrican emulsiones cuyas densidades van de 1.1 a 1,4 g/cc, siendo las densidades más bajas para taladros de gran diámetro y altas para pequeños diámetros. • Sensibilidad: son altamente seguras a la fricción, impacto y fuego

PROPIEDADES DE EMULSIONES EXPLOSIVAS • Son muy resistentes al agua. • Las emulsiones explosivas se tienen los sensitivos al detonador común N 8. Los sensitivos a los fulminantes son las emulsiones encartuchadas y detonan hasta con 19 mm de diámetro; mientras que los no sensitivo se formulan a granel para grandes diámetros de taladro y requieren para su iniciación un reforzador o booster. • Estos explosivos no son tóxicos como la nitroglicerina, que provoca dolores de cabeza y jaquecas, y que el oxigenante y el combustible están más íntimamente unidos por la granulometría fina, generan emanaciones que caen dentro de la primera y segunda categoría de emanaciones.

PROCESO DE FABRICACION DE LAS EMULSIONES El proceso de fabricación convencional de los emulsiones consta de cuatro fases:  Preparación de la emulsión básica.  Refino de la emulsión básica.  Mezclado de la emulsión básica con otros productos sólidos para la obtención del producto final.  Encartuchado del producto final.

FABRICACION DE LAS EMULSIONES PREPARACION DE LA EMULSION BASICA

• La preparación de la emulsión básica es a partir de una fase acuosa oxidante, una fase orgánica reductora y un agente que sirve de emulsificante. • Consta la fase oxidante acuosa de una solución de sales inorgánicas en agua. Entre las sales predomina el nitrato amónico, y se disuelven en agua por medio de agitación y calefacción, formando una solución concentrada y caliente de 80 a 90 °C de temperatura. • En la fase orgánica reductora suelen estar presentes gasóleo, parafinas y otros aceites minerales, a los que se adicionan los agentes emulsificantes. • Las dos fases que son dosificadas en proporciones adecuadas, se bombean a un agitador donde se prepara una emulsión grosera. En este proceso se produce una rápida agitación fuerzas de cizalladura elevadas que rompen la interfase de los líquidos inmiscibles, formando gotas de la fase acuosa que se dispersan en la fase oleosa, que forma la fase continua. La operación puede producirse en forma discontinua o por medio de un

FABRICACION DE LAS EMULSIONES REFINO DE LA EMULSION • El objetivo del refino de una emulsión es reducir el tamaño de las gotas de la fase acuosa, desarrollando su estabilidad y homogeneidad, incrementando al mismo tiempo su sensibilidad, al permitir un contacto mejor entre el combustible y el oxidante. • El proceso utilizado consiste en hacer pasar la emulsión por un molino coloidal, el mismo que tiene un rotor troncocónico que gira a gran velocidad en el interior de un cilindro o estator, ambos son de acero inoxidable

FABRICACION DE LAS EMULSIONES MEZCLADO DE PRODUCTOS SOLIDOS CON LA EMULSION • Cuando se tiene la emulsión refinada o emulsión matriz, se pueden adicionar a ella algunos ingredientes sólidos, como aluminio, agentes reductores de densidad que pueden ser microesferas de vidrio, etc., para darle al producto propiedades especiales, sin que se cambie la consistencia gelatinosa del producto final. El proceso se realiza en una mezcladora horizontal, a la que se lleva la emulsión mediante bomba dosificadora, o por gravedad desde el molino coloidal, quedando el producto final preparado para que sea encartuchado.

FABRICACION DE LAS EMULSIONES ENCARTUCHADO Y EMBALAJE – EMULSIONES A GRANEL

De igual forma que las emulsiones encartuchadas se las puede utilizar a granel, por lo que es una de las características más interesantes de estos productos. También las emulsiones se bombean en los barrenos desde camiones cisterna, lo que facilita la carga de los mismos, desde barrenos de 50 mm de diámetro.

Composición de las emulsiones explosivas Oxidantes (70 - 90 %) 75 % Agua (9 - 20 %) 18 %   Combustibles (3 - 10 %) 6 % Agentes tenso activos (0,5 - 5 %) 1 % Sensibilizantes (1 - 7 %)

Tipos de emulsiones explosivas

EMULSIONES ENCARTUCHA DAS - EXSA - FAMESA

EMULSIONES A GRANEL

Tipos de emulsiones explosivas EXSA: Emulsiones encartuchadas SEMEXSA-E 80, 65 propiedades: • Sensible al detonador n° 8 y al cordón detonante de bajo gramaje • Alta VOD • Buena resistencia al agua • Densidad media • Ideal para carguío en taladros cabeza. • Presentación en cajas de cartón de 25 kg.

Tipos de emulsiones explosivas EMULEX 80, 65, 45 propiedades: • emulsión sensibilizada encartuchada en lámina plástica. • Alta VOD • Buena resistencia al agua • Densidad media • Sensible al detonador N°8

Tipos de emulsiones explosivas EXAGEL-E 80, 65 Propiedades • • • • •

emulsión sensibilizada encartuchada en lámina plástica. Alta VOD Buena resistencia al agua Densidad media Sensible al detonador N°8

Tipos de emulsiones explosivas PRIMAGEL-E Es una emulsión explosiva en cartucho plástico, para ser aplicada como booster en voladura primaria con agentes de voladura, tanto en taladros secos como inundados. El PRIMAGEL-E es sensible al detonador N° 6 y al cordón detonante

DEMINEX Es un explosivo de alto poder rompedor, muy seguro en el transporte, almacenaje y manipulación por tanto dotado de una gran estabilidad al impacto, fricción y calor. Manufacturado con materias primas que al interactuar entre sí, no generan residuos sólidos ni gaseosos de carácter contaminante.

Tipos de emulsiones explosivas EXSA: Emulsiones a granel SLURREX-MA emulsión a base de nitrato de amonio. Es el insumo principal para la preparación in situ del ANFO pesado. Propiedades Emulsión a granel no sensible al booster. Buena resistencia al agua. Taladros con agua siempre deben llevar ANFO pesados con un porcentaje mayor o igual a 60% de esta emulsión. Transporte y almacenamiento Transporte en cisternas de 24 a 27

Tipos de emulsiones explosivas FAMESA: EMULSIONES ENCARTUCHADAS EMULNOR propiedades seguridad, potencia, resistencia al agua y buena calidad de los gases de voladura. Tipos y usos EMULNOR 500.- para la voladura de rocas suaves EMULNOR 1000.- para la voladura de rocas suaves e intermedias EMULNOR 3000.- para la voladura de rocas intermedias a duras EMULNOR 5000.- para la voladura de rocas muy duras

Tipos de emulsiones explosivas EMULFAN Se encuentra dentro de una envoltura plástica conteniendo sustancias sensibilizadores y energizantes Tipos y usos EMULFAN 300 S EMULFAN 600 S propiedades Trabajar en taladros de diámetro intermedio (diámetros sup. a 2 ½” y menores a 3 ½”) Posee alta densidad Es seguro frente a estímulos de golpe, fuego y caída.

Tipos de emulsiones explosivas DETONITA encartuchada en impermeabilizado

papel

kraft

propiedades EL FAMECORTE S se presenta en mangas pasticas de 1 ¼, 1 ½ y 2 pulgadas de diámetro y 20 pulgadas de longitud, otras dimensiones se fabrican a pedido. Uso Desarrolla un alto nivel de energía, por lo que puede ser usado en labores de desarrollo y producción en minería.

Tipos de emulsiones explosivas FAMESA: EMULSIONES A GRANEL FAMEPLAST Descripción y composición obtener una alta velocidad de detonación alta presión de detonación, genera una buena calidad de gases de voladura. Uso EL FAMEPLAST es usado en voladuras secundarias para fragmentar las rocas (“bolones”) al tamaño que requiere la operación minera.

Tipos de emulsiones explosivas SAN-G Descripción y composición es una emulsión gasificable formada por una solución microscópica oxidante dispersa en una fase combustible continua y estabilizada por un emulsificante. Uso Se ha diseñado especialmente para ser usado en minería superficial en macizos rocosos cuya temperatura este comprendida entre 0°C y 40°C. Ventajas Puede utilizarse en terrenos secos, húmedos o inundados y con rocas de diferente dureza.

Tipos de emulsiones explosivas EMULFRAG Descripción y composición EL EMULFRAG es una emulsión gasificable del tipo agua en aceite, con elementos energizantes que le permiten obtener una alta VOD y presión de detonación, generando una buena calidad de gases de voladura. A su vez es seguro Uso Se utiliza en minería subterránea, trabajos de tuneleria y obras civiles con temperatura de barreno de 5°C a 40°C y donde exista presencia de agua.

Tipos de emulsiones explosivas PYROSAN-G Descripción y composición EL PYROSAN-G es una emulsión a granel de tipo agua en aceite, con componentes inhibidores de reacción del nitrato de amonio y minerales que en su composición tienen presencia de pirita, siendo posible aplicarlo en terrenos calientes con temperaturas de hasta 100°C. Uso -En minería a tajo abierto -Puede utilizarse en rocas de cualquier dureza, terrenos secos, inundados. -Al cargar los taladros, columnas explosivas se acoplan por completo. -Permite reducir los tiempos de carguío,

Especificaciones de las emulsiones explosivas -

Diámetros : >25 mm (1”)  Sensibilidad : detonadores n°8 Densidad : 1,00-1,40 gr/cc Energía : 750-1600 cal/cc Velocidad de Detonación : 3.000-6000 m/seg  Presión de detonación : 90-125 kbar Resistencia al agua : muy buena Balance de oxigeno : -0.43 -3,11 % Potencia en peso : 0,86 – 1, 07 Potencia en volumen : 1,31 – 1,63 Cantidad de calor : 850 – 1.010 kcal/kg Gases nocivos :