CAPITULO 3

A LA NUEVA MINERÍA Capítulo Capítulo III: EXPLOSIVOS EXPLOSIVOS Y ACCESORIOS ACCESORIOS MÁS UTILIZADOS UTILIZADOS ���� ������ ����� ���������� ���� ����� � �� ������ ����

RESUMEN DE COMPONENTES PRINCIPALES PRINCIPALES DE LOS EXPLOSIVOS EXPLOSIVO DINAMITA

ANFO

SLURRIES

EMULSIONES

OXIDANTE

COMBUSTIBL E

SENSIBILIZANTE

Sólido

Sólido

L iq u i d o

Nit. Amonio Sodio

Pulpa de madera Absorv.

Nitroglicerina

Sólido

Líquido

Nit. Amonio

Pet. Diesel 2.

Sólido/ Liquido

Sólido / Liqu ido

Sólido/Liquido

Nit. Amonio

Gomas

Al TNT NMAN

L iq u id o

L iq u id o

Burbujas

Nitratados

Aceites, petróleo Parafinas.

Aire, vidrio

CARACTERÍSTICAS DEL TAMAÑO DE PARTÍCULAS OXIDANTES

2

EXPLOSIVOS

TAMAÑO

FORM A

VOD Km/s

ANFO DINAMITAS SLURRIES EMULSIONES

2.0 mm 0.2 mm 0.2 mm 0.001 mm

Sólido Sólido Sólido / Liquido Líquido

3 .2 4 3.0 - 4.0 4.0 - 5.0

RESUMEN DE COMPONENTES PRINCIPALES PRINCIPALES DE LOS EXPLOSIVOS EXPLOSIVO DINAMITA

ANFO

SLURRIES

EMULSIONES

OXIDANTE

COMBUSTIBL E

SENSIBILIZANTE

Sólido

Sólido

L iq u i d o

Nit. Amonio Sodio

Pulpa de madera Absorv.

Nitroglicerina

Sólido

Líquido

Nit. Amonio

Pet. Diesel 2.

Sólido/ Liquido

Sólido / Liqu ido

Sólido/Liquido

Nit. Amonio

Gomas

Al TNT NMAN

L iq u id o

L iq u id o

Burbujas

Nitratados

Aceites, petróleo Parafinas.

Aire, vidrio

CARACTERÍSTICAS DEL TAMAÑO DE PARTÍCULAS OXIDANTES

2

EXPLOSIVOS

TAMAÑO

FORM A

VOD Km/s

ANFO DINAMITAS SLURRIES EMULSIONES

2.0 mm 0.2 mm 0.2 mm 0.001 mm

Sólido Sólido Sólido / Liquido Líquido

3 .2 4 3.0 - 4.0 4.0 - 5.0

EMULSIONES •

•

• •

•

3

Es el de más reciente desarrollo, que ha ganado mucha aceptación en el mercado, más fluido que los hidrogeles y sensibilizados por burbujas de aire, vidrio, resina, etc. Se define como una dispersión estable de dos fases liquidas inmiscibles entre si, en la cuales una fase interna o fase dispersada es distribuida en otro exterior o continua, formando finas gotas, es decir tiene dos fases una acuosa y otra . Se pu pued edee añ añad adiir tam ambi bién én al alum umiini nioo pa para ra au aume ment ntar ar su en ener ergí gíaa te term rmoq oquí uími mica ca.. En las emulsiones, existe una mayor proximidad molecular entre una unidad oxidante y otra unidad combustible, aumentando el grado y eficiencia de las reacciones. La formulación de emulsiones requiere el empleo de emulsificadores y en ellas la agitación juega un papel importante ya que es responsable del tamaño de gotas dispersas en la fase continua por lo tanto la estabilidad de la emulsión en el tiempo y su viscosidad, el nivel de agua, se reduce debido al uso de soluciones super  sattur sa urad adas as de sa salles qu quee lleg egan an a cr criist stal aliiza zars rse. e.

EMULSIONES La presencia de gotas o burbujas juegan un papel importante para determinar la sensibilidad y velocidad de detonación, generalmente en una emulsión básica el 2 % de l p eso es g as. • Su estructura generalmente se compone de 10 volúmenes de solución de nitratos por 1 volumen de solución o aceites a una temperatura de 70 – 80°. Suss ca Su carac racte teríríst stic icas as so son: n: •

  

4

Excele Exce lent ntee re resi sist sten enci ciaa al ag agua ua Muyy el Mu elev evad adaa se segu guririda dadd in intrtrín ínse seca ca Gran Gr an po pode derr ro romp mped edor or..

EMULSIONES     

Excelente fluidez, permite mecanización de carguío. Potencia explosiva variable de media a alta. Densidad variable de 1.05 – 1.45 g/cm3. Excelentes humos de voladura. Sin efectos fisiológicos.

VENTAJAS     

5

Excelente resistencia al agua Bombeables a bajas temperaturas Buena duración en el taladro Se puede añadir prills de AN o aluminio para incrementar la energía Se puede fabricar continuamente

EMULSIONES • Micro esferas (vidrio o burbujas de plástico) agregadas a la emulsión incrementan la sensibilidad

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MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) I. INTRODUCCIÓN •

Los ANFOS se caracterizan por su relativa baja potencia volumétrica y su prácticamente nula resistencia al agua. Una forma de disminuir dichos efectos es mediante el agregado de emulsión al ANFO. Estas mezclas de ANFO y emulsión se suelen llamar ANFOS PESADOS.

•

De estar todos los espacios entre partículas de ANFO ocupados por la emulsión, el producto no tendrá los suficientes centros de reacción y la mezcla no será sensible a la iniciación, a menos que la emulsión haya sido previamente sensibilizada.

7

MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) •

Sensibilizada, es el asegurarse que existan los suficientes centros de reacción para que la mezcla retenga la sensibilidad a la iniciación y propague a los largo de la columna de explosivo.

•

ANFOS con un 50 % de emulsión en peso o más, tienen una buena resistencia al por acción de agua lavando la emulsión y eliminando la acción protectora. Para que la mezcla de ANFO pesado sea bombeable, su contenido de emulsión debe ser > 50% (70% preferible). Ello es mas que suficiente para llenar los espacios intragranulares del ANFO (~35%), debiéndose sensibilizar la emulsión para asegurar una iniciación apropiada.

•

8

ANFOS pesados con 50% emulsión o menos no pueden ser bombeados.

MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO • La emulsión puede consistir en una solución acuosa de nitrato de amonio, diesel oil y agente emulsificador. El nitrato de amonio puede ser parcialmente reemplazado por nitrato de calcio hasta un 50% del peso, lo que permitirá operar a menores temperaturas durante la etapa de elaboración. La reacción estequiométrica esta dada por:

•

9

Otra ventaja del uso de nitrato de calcio como sustituto parcial del amonio es que el mismo requerirá mayor cantidad de combustible para estar balanceado en oxigeno. Ello resultara en un producto con mayor resistencia al agua. En ciertas ocasiones y con el mismo objetivo, se utilizan nitratos de sodio.

MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO. • La tabla muestra una típica composición de una emulsión basada en nitrato de calcio, mientras que la otra tabla indica la composición de varios ANFOS PESADOS con una resistencia al agua (i.e. > 50% emulsión). Composition típica de una emulsión con nitrato de calcio:

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INGREDIENTES

% EN PESO

Nitrato de Amonio

38.40

Nitrato de Calcio

35.80

Agua

13.00

Fuel Oil

10.80

Agente emulsificados

2.00

MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DEL ANFO PESADO. Composición típica de ANFOS PESADOS (con resistencia al agua) con distintos contenidos de aluminio.

Nitrato de Amonio Nitrato de Calcio Agua Fuel Oil Agente emulsiflcador Aluminio

11

59.10 19.70 7.20 5.90 1.10 7.00

61.10 19.70 7.20 5.90 1.10 5.00

64.10 19.70 7.20 5.90 1.10 2.00

66.10 19.70 7.20 5.9 I 1.10 0.00

MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO. • La tabla Indica los resultados de experimentos de VOD en ANFOS PESADOS con y sin micro esferas. Resultados de ensayos confinados de VOD en ANFOS PESADOS con y sin microesferas % EN PESO

DENSIDAD

VOD EXP.

VOD TEOR.

EMULSION/ANFO

(g/cc)

(m/s)

(m/s)

. 20/80

1.01

4630

5470

30/70

1.10

4330

5700

40/60

1.23

4400

6300

50/50

1.30

4300

6460

20/80

1

5730

5370

30/70

1.1

5640

5700

40/60

1.2

6340

6220

45/55

1.2

5700

6280

50/50

1.25

5670

6340 12

Con 1,6% M.E.

MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) II. COMPOSICIÓN DE LAS MEZCLAS DE ANFO PESADO Para el caso del producto sin sensibilizar (sin microesferas), se observa una VOD notoriamente menor que la teórica. Estos resultados indican claramente la importancia de incorporar agentes sensibilizadores en ANFOS PESADOS contendiendo más de un 20% de emulsión en una mezcla.

•

. La potencia volumétrica relativa de los ANFOS pesados es alta debido a su mayor densidad. De requerirse, dicha potencia puede ser aumentada mediante el agregado de aluminio a la mezcla. • La siguiente tabla muestra los cálculos teóricos, computados mediante el código TIGER, de varias mezclas de ANFO pesado. La potencia volumétrica relativa (RBS) esta referida al ANFO a una densidad de 0.83 g/cm3. •

13

MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) III. PERFORMANCE DE ANFOS PESADOS Propiedades teóricas (TIGER) de varios ANFOS PESADOS con resistencia al agua. INGREDIENTES Emulsión ra o e a c o Aluminio Densidad (g/cc) VOD (m/s) Potencia (RBS)

14

% EN PESO 55.00 . i7 1.40 6920.00 1.65

% EN PESO 55.00 . 5.00 1.40 6907.00 1.57

% EN PESO 55.00 . 2.00 1.40 6880.00 1.45

% EN PESO 55.00 . 0.00 1.40 6860.00 1.37

MEZCLAS DE ANFO / EMULSIÓN (ANFOS PESADOS) III. PERFORMANCE DE ANFOS PESADOS En forma similar la siguiente tabla resume las propiedades teóricas de varias mezclas de ANFO pesado formulado para su uso en condiciones secas, es decir sin resistencia al agua (contenido de emulsión