二氧化碳加热粉组合物 |
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| 申请号 | CN201610580833.9 | 申请日 | 2016-07-22 | 公开(公告)号 | CN106220459A | 公开(公告)日 | 2016-12-14 |
| 申请人 | 侯丽红; | 发明人 | 侯丽红; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及爆破技术领域，二 氧 化 碳 加热粉组合物，至少包括 有机酸 、金属粉、 氧化剂 、铵类化合物、草木灰。本发明的二氧化碳爆破组合物具有快速爆炸、无噪音、无粉尘等优点。可满足快速施工要求，提高爆破效率。其次，二氧化碳爆破组合物具有不燃、不爆、无毒，且其运输、存储和使用非常安全，克服了 雷管 和炸药的缺点。且在爆破的过程中不会产生有毒物质、不会产生高温产物，不会引起瓦斯爆炸；爆破振动非常小，制作简单，成本低；爆破方法，使用简便，施工操作无特殊要求，爆破时，无火焰、 温度 低，因而实现本发明的有益效果。 | ||||||
| 权利要求 | 1.二氧化碳加热粉组合物，其特征在于，至少包括有机酸、金属粉、氧化剂、铵类化合物、灰粉。 |
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| 说明书全文 | 二氧化碳加热粉组合物技术领域[0001] 本发明涉及爆破技术领域，更具体地本发明涉及爆破技术领域用二氧化碳加热粉组合物。 背景技术[0002] 目前，我国95％以上的高瓦斯和突出矿井煤层均属于低渗透煤层，而且有三分之二的煤炭资源处于千米以下，占煤炭资源总量的53％，开采深度平均每年以20m的速度在增加，预计在未来20年很多煤矿深度将达到1000m到1500m，开采深度增加后，瓦斯含量增加，而煤层的透气性愈加降低，因此，寻找高效、经济、适用范围广的爆破方法具有至关重要的意义。 [0003] 高压气体爆破是一种无炸药爆破，二十世纪60年代初，美国等一些发达国家开始研究这种物理爆破法，利用压缩机等机械设备或通过物理变化(例如液态变为气态)来产生高压气体，在煤、岩体中安装高压气体爆破管，通过手动和电动操作机构，使爆破管内的高压气体瞬间释放，以对周围介质膨胀做功而破碎之。爆破原理为将液态二氧化碳充入爆破管内，再将爆破管装入钻孔中，接通电源，电极加热元件将液态二氧化碳加热，变成气态二氧化碳，使爆破管内气体压力升高。当气体压力大于爆破管末端切变盘的抗剪应力时，高压气体通过爆破管末端的气门快速释放出来，为被爆物提供气动力和推力，将介质胀开崩。 [0004] 使用液态二氧化碳对介质进行破坏是美国人朗艾尔·道克斯首先提出并尝试的，到20世纪80年代开始迅速发展，逐步应用到爆破震源、金属制品成型、地下矿山、露天矿山开采等领域，成为一种有潜力的新型爆破器材。二氧化碳爆破技术最初在矿山开采中的应用，是由于二氧化碳稳定的化学性质，替代炸药爆破，用于地下煤矿爆破落煤，可有效地控制爆破火花的产生，从而避免瓦斯、煤尘爆炸；随后，该技术推广到地下高瓦斯煤矿的瓦斯爆破导引释放、巷道轮廓预裂成型等，深受地下矿山青睐。进入21世纪，国内二氧化碳爆破器材生产商逐步涌现(主要部件仍然依靠进口)，运用范围进一步拓宽，从地下矿山开采拓展到露天矿山开采，从煤矿领域跨越到非煤矿山，出现了很多非煤矿山运用的成功范例。当前，二氧化碳爆破技术虽已在矿山应用，但其成熟度不足，仍处在不断成长和发展阶段。 [0005] 因而，非常有必要通过工艺以及配方的调整开发出一款具有较短的爆炸时间、且无声音、无粉尘、五碎石的二氧化碳加热粉组合物。 发明内容[0007] 在一种优选的实施方式中，所述二氧化碳加热粉组合物中有机酸、金属粉、氧化剂、铵类化合物、灰粉的重量比为：5～15：0.5～2：40～60：10～20：3～10。 [0008] 在一种优选的实施方式中，所述二氧化碳加热粉组合物中有机酸、金属粉、氧化剂、铵类化合物、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。 [0012] 在一种优选的实施方式中，所述铵类化合物选自：碳酸铵、草酸铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵、碳酸氢异丙基铵、碳酸氢叔丁基铵、碳酸氢2-乙基己基铵、碳酸氢2-甲氧基乙基铵中的任意一种或几种的混合。 [0013] 在一种优选的实施方式中，所述灰粉选自：草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉中任意一种或几种的组合。 [0014] 本发明的第二个方面还提供了一种二氧化碳爆破组合物，所述的二氧化碳爆破组合物包括液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物，且液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物的重量比为：100：0.1～1。 [0015] 本发明的第三个方面还提供了一种爆破方法：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按比例加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 具体实施方式[0016] 参选以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本发明的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。 [0017] 如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。 [0018] 连接词“由…组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由…组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。 [0019] 当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。 [0020] 单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包括事件发生的情形和事件不发生的情形。 [0021] 说明书和权利要求书中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于该具体数量，还包括与该数量接近的可接受的而不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”等修饰一个数值，意为本发明不限于该精确数值。在某些例子中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。在本申请说明书和权利要求书中，范围限定可以组合和/或互换，如果没有另外说明这些范围包括其间所含有的所有子范围。 [0022] 此外，本发明要素或组分前的不定冠词“一种”和“一个”对要素或组分的数量要求(即出现次数)无限制性。因此“一个”或“一种”应被解读为包括一个或至少一个，并且单数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。 [0023] 为了解决现有技术问题，本发明提供了一种二氧化碳加热粉组合物，至少包括有机酸、金属粉、氧化剂、铵类化合物、灰粉。 [0024] 二氧化碳 [0026] 二氧化碳是强升华物质，-78.4℃为固体二氧化碳(干冰)升华的温度，此不是通常意义上的沸点，干冰在常压下-78.4℃以上会直接升华为气体，不经历液体状态。二氧化碳需加压到5.1倍大气压力以上才会以液态存在，在5.1个大气压下的液化点为-56.55℃。二氧化碳临界压力、温度分别是7.38MPa，31.4℃，三相点压力为0.52MPa，温度为-56℃。压力低于0.7MPa时，二氧化碳仅有两种相态-气相和固相，温度降低时，二氧化碳会从气态直接转变为固态，以下是二氧化碳不同压力、温度下的相态： [0028] (2)一般液态状态：温度低于31℃和高于-56℃，压力低于7.385MPa； [0029] (3)密相液态状态：温度低于31℃和高于-56℃，压力高于7.385MPa； [0030] (4)固态状态：温度低于-56℃，压力不限； [0031] (5)气态状态：温度高于-56℃，压力不限； [0033] 在压力低于7.385MPa，温度低于31℃和高于-56℃时，对于液态二氧化碳爆破过程热量变化计算可分为两个阶段，首先是液态转化为气态所需热量，即相同压力、温度下，液态二氧化碳转变成气态二氧化碳所需热量即气化潜热qW，因压力、温度不变，仅是由液态转变成气态，所以此部分能量为相变能量；第二部分为一定压力下气态二氧化碳后爆炸膨胀至标准大气压条件下所需膨胀功pW。压力、温度不变，液相转变为气相需克服两部分做功，从微观角度分析，根据分子运动理论，液体分子间距比气体小很多，液态二氧化碳分子间吸引力较大，二氧化碳从液相转变为气相，必须克服分子间的引力而做功，这部分为内功。当物质从液相变为气相时，体积急剧增大许多倍，还必须克服大气压力而做功，这种功称为外功。做功需要消耗一定的能量。当液体蒸发或沸腾时，温度保持不变，都必须从外界输入能量，此时液体气化就需要气化潜热。 [0034] 根据美国国家标准技术协会(National Institution ofStandard and Technology)提供的液态二氧化碳相变能量变化数据，一定温度、压力下的液态二氧化碳气化潜热如表1所示。 [0035] 表1不同温度、压力下液态二氧化碳气化潜热 [0036] [0037] 计算一定压力下气态二氧化碳后爆炸膨胀至标准大气压条件下所需膨胀功需使用理想气体方程进行计算，但理想气体状态方程有适用条件，且没有一种真实气体能完全服从上述方程。一般来说，气体分子越简单，偏差越小，在临界点附近，气体状态方程往往误差较大。对于多数气体来说，气体压力较高时，理想气体状态方程误差较大，必须使用真实气体状态方程即Pen-Robinson方程，简称P-R方程。通过该方程计算二氧化碳流体的摩尔体积，误差低于5％，可以采用，P-R方程表达式为： [0038] [0039] [0040] [0041] α(Tr，ω)＝[1+k(1-Tr0.5)]2 [0042] α(T)＝α(Tc)α(Tr，ω) [0043] k＝0.37+1.54ω-0.27ω2 [0044] 式中：P-流体压力，MPa； [0045] T-绝对温度，K； [0046] V-气体摩尔体积，L/mol； [0047] R-通用气体常数，8.314J·gmol-1K； [0048] Tc-临界温度； [0049] Pc-临界压力； [0050] Tr-对比温度，Tr＝T/Tc； [0051] ω-偏心因子。 [0052] 根据真实气体状态方程，计算如二氧化碳等气体的P-V-T关系； [0053] 对二氧化碳，偏心因子为0.23，临界压力为7.3MPa，临界温度为304.13K，则： [0054] k`＝0.37+1.54×0.23-0.27×0.22＝0.71； [0055] α(T)＝0.45×8.3×304.13/7.3＝396306.77； [0056] b＝0.078×8.3×304.13/7.3＝26.67； [0057] P-R二氧化碳真实气体状态方程： [0058] [0060] [0061] 液态二氧化碳的热力学性质非常特殊，理想气体状态方程具有一定的局限性，采用真实气体状态方程计算了不同压力下膨胀至0.1MPa时的膨胀功。气体压力不高时，压力越大，膨胀功越大，整体上呈非线性增大趋势，且在临界点附近存在着膨胀功的突变，尤其是在临界点附近液态二氧化碳具有更大的膨胀功。 [0062] 单位质量液态二氧化碳爆炸所需能量为一定压力下气化潜热与单位质量的膨胀功之和，按式计算： [0063] W＝Wq+Wp [0064] 式中：Wq—气化潜热，kJ/kg；Wp—膨胀功，kJ/kg。 [0065] 二氧化碳在低于31℃或压力大于7.35MPa时，以液态存在，而超过31℃时开始气化，且随温度的变化压力也不断变化。利用这一特点，在爆破器主管内充装液态二氧化碳，使用发爆器快速激发加热装置，液态二氧化碳瞬间气化膨胀并产生高压，当压力达到爆破片极限强度(可设定压力)时，定压泄能片破断，高压气体从放气头释放，作用在煤(岩)体上，从而达到爆破的目的。 [0066] 有机酸 [0067] 术语“有机酸”是指具有酸性的有机化合物。 [0068] 作为本发明中可以适用的有机酸，是具有羧基、磺酸基、次磺酸基、膦酸基、酚羟基等的化合物。 [0069] 本发明中，可以列举的有机酸，包括但不限于，乙酸、草酸、马来酸、丙二酸、水杨酸、乙醇酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸、柠苹酸、异柠檬酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、天冬氨酸、戊二酸、谷氨酸、月桂酸、己二酸、辛二酸、衣康酸、新癸酸、硬脂酸、油酸、环烷酸、十二烷酸、对苯二酸、巴豆酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、辛酸、壬酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕榈酸、棕榈油酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、异油酸、亚油酸、(9,12,15)-亚麻酸、(6,9,12)-亚麻酸、双高-γ-亚麻酸、桐酸、结核硬脂酸、花生酸(二十烷酸)、8,11-二十碳二烯酸、 5,8,11-二十碳三烯酸、花生四烯酸、山萮酸、二十四烷酸、二十四烯酸、反油酸、芥酸、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、十八碳四烯酸。 [0070] 在一种优选的实施方式中，所述有机酸选自：乙酸、草酸、马来酸、丙二酸、水杨酸、乙醇酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸、柠苹酸、异柠檬酸、琥珀酸、富马酸中的任意一种或几种的混合。 [0071] 金属粉 [0072] 术语“金属粉”是指颗粒尺寸小于1mm的金属粉。 [0073] 在一种优选的实施方式中，所述金属粉选自：铜粉、铁粉、钴粉、镍粉、镁粉、铝粉、锰粉、合金粉、铝镁合金、银粉、青铜粉中的任意一种或几种的混合。 [0074] 氧化剂 [0075] 术语“氧化剂”是指具有氧化性的化合物。 [0076] 在一种优选的实施方式中，所述氧化剂选自：过氧化氢、过硫酸、锰酸钾、高锰酸钾、高氯酸钾中的任意一种或几种的混合。 [0077] 铵类化合物 [0078] 术语“铵类化合物”是指含有铵根离子的化合物。 [0079] 在一种优选的实施方式中，所述铵类化合物选自：碳酸铵、草酸铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵、碳酸氢异丙基铵、碳酸氢叔丁基铵、碳酸氢2-乙基己基铵、碳酸氢2-甲氧基乙基铵中的任意一种或几种的混合。 [0080] 灰粉 [0081] 本发明中，术语“灰粉”为草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉中任意一种或几种的组合。 [0082] 术语“草木灰”是指植物(草本和木本植物)燃烧后的残余物。 [0083] 草木灰的主要成分是碳酸钾(K2CO3)，相对分子质量为138。草木灰肥料因草木灰为植物燃烧后的灰烬，所以是凡植物所含的矿质元素，草木灰中几乎都含有。其中含量最多的是钾元素，一般含钾6～12％，其中90％以上是水溶性，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5～3％；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素。 [0084] 麻杆灰又名麻杆炭，俗称炭灰，是由植物红麻、杨麻秸秆经过高温密闭闷热而成。 [0085] 木炭粉是用农作物秸秆、林业剩余物制成的炭粉。 [0086] 在一种优选的实施方式中，所述二氧化碳加热粉组合物中还包括石墨烯。 [0087] 本发明中，术语“石墨烯”是一种由碳原子以sp2杂化连接形成的单原子层二维晶体，碳原子规整的排列于蜂窝状点阵结构单元之中。基本单元为苯六元环，根据边界C原子所处位置不同可分为锅齿型和扶手椅型。C-C键长为0.142nm,每个C原子均为杂化，每个碳原子除了以σ键与其他三个碳原子相连之外，剩余的π电子与其他碳原子的π电子形成离域大π键，电子可在此区域内自由移动，从而使石墨烯具有优异的导电性能。同时，这种紧密堆积的蜂窝状结构也是构造其他碳材料的基本单元，单原子层的石墨烯可以包裹形成零维的富勒烯，单层或者多层的石墨烯可以卷曲形成单壁或者多壁的碳纳米管。 [0088] 石墨烯具有较好的强度以及较高的比表面积，其比表面积高达2630m2/g。本发明人意外的发现石墨烯的比表面积对于本发明的技术效果可以产生意想不到的技术效果，本发明中的石墨烯的比表面积优选为1500～2600m2/g；进一步优选为1800～2500m2/g；更进一2 步优选为2480m/g。 [0089] 同时，单层石墨烯表现出了优异的光学性质，透过率为97.70％。 [0091] 机械剥离法：利用微机械剥离法从石墨中分离出石墨烯，在液相中超声剥离石墨是另外一种常用的剥离石墨的方法。 [0093] 化学气相沉积法：化学气相沉积法是指在高温下裂解碳源(如碳氢化合物)并沉积在固态衬底表面，衬底通常为Ni、Ru等过渡金属。 [0094] 氧化石墨烯还原法：目前使用最广泛，也是最有希望率先实现大规模工业化的制备石墨烯的一种方法是利用氧化石墨烯为前驱体，通过热还原或者化学还原，将氧化石墨烯表面的含氧基团除去。这种方法虽然不能得到完美的石墨烯，但是能在很大程度上恢复石墨烯的本征性能。同时，相对于其他石墨烯制备方法，氧化石墨烯还原法的原料丰富，设备及操作过程简单，制备出的石墨烯的可加工性好，因此备受关注。 [0096] 在一种优选的实施方式中，所述石墨烯为氧化石墨烯。 [0097] 术语“氧化石墨烯”，是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米，因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前最常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的在边缘有衍生羧酸基及在平面上主要为酚羟基和环氧基团的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声或高剪切剧烈搅拌剥离为氧化石墨烯，并在水中形成稳定、浅棕黄色的单层氧化石墨烯悬浮液。由于共轭网络受到严重的官能化，氧化石墨烯薄片具有绝缘的特质。经还原处理可进行部分还原，得到化学修饰的石墨烯薄片。 [0098] 在一种优选的实施方式中，所述二氧化碳加热粉组合物中还包括纳米二氧化硅。 [0099] 在一种优选的实施方式中，所述石墨烯与纳米二氧化硅的重量比为：0.01～0.1：1。 [0100] 本发明人意外的发现，在本发明的二氧化碳加热粉组合物中加入石墨烯后，可以有效的起到防尘、防噪音的技术效果。 [0101] 在一种优选的实施方式中，所述石墨烯为氧化石墨烯和纳米二氧化硅的混合物。 [0102] 在一种优选的实施方式中，所述氧化石墨烯和纳米二氧化硅的重量比为：0.1：1。 [0103] 术语“纳米二氧化硅”是指纳米介孔二氧化硅，介孔二氧化硅为孔径在2nm～50nm的多孔二氧化硅，介孔二氧化硅主要为三大类：MCM-41(六方相)、MCM-48(立方相)和MCM-50(层状结构)，其中，MCM-41为六方相结构，具有一维六方对称性排列的直孔道；MCM-48为立方相结构，具有三维螺旋交叉孔道；MCM-50为层状结构，具有无机－有机交替排列的层状相。 [0104] 在一种优选的实施方式中，所述纳米二氧化硅的孔径为15nm～40nm。 [0105] 本发明中，纳米二氧化硅即可通过本领域技术人员所知的方任何一种方法合成得到，也可通过市售获得。 [0106] 在一种优选的实施方式中，所述纳米二氧化硅的合成方法为：将0.5g CTAB、13g硅酸钠加入到100ml蒸馏水中，常温下搅拌0.5h，待CTAB和硅酸钠全部溶解后，升至50℃下搅拌2h后，于80℃下老化5天，之后对样品进行水洗，醇洗，离心，干燥，煅烧在600℃下煅烧5h，即可纳米二氧化硅。 [0107] 本发明的第二个方面还提供了一种二氧化碳爆破组合物，且液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物的重量比为：100：0.1～1。 [0108] 本发明的第三个方面还提供了一种爆破方法：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按比例加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0109] 二氧化碳深孔预裂爆破增透就是首先向目标煤体施工钻孔，然后将二氧化碳爆破器送至钻孔预定深度，固定密封后起爆，爆破器内的液态二氧化碳瞬间膨胀产生高压气体作用在钻孔壁煤体上，煤体受力破碎。 [0110] 二氧化碳爆破在钻孔内爆炸后，产生强烈的应力波和高压气体。爆炸应力波以及高压气体作用下的煤岩破坏是一个相当复杂的动力学过程，首先是液态二氧化碳受热急剧膨胀变成高压气体作用在钻孔壁上，进而对钻孔周围煤体产生压缩变形，使钻孔周围形成一定区域的压缩粉碎区，此区域称为爆破近区；随着时间的进行，压力气体进一步作用，其压力随着时间延长而衰减。当压力降到一定程度时，煤体中的微小裂纹开始发育，形成支段裂隙，在钻孔周围支段裂隙在一定区域内贯通，与爆破初期形成的主裂隙相互沟通，形成环状裂纹，二氧化碳爆破产生的压缩粉碎区的主裂隙以及后期造成的环状裂纹贯通称为裂隙区；在应力波作用后期，其冲击强度变小，影响有限，无法促使煤层裂隙再次发育，只能产生一定范围的震动，故把裂隙区以外的区域称为震动区或爆破远区。 [0111] 本工程案例已得到工程实践。因为二氧化碳爆破的安全性高、对周围建筑无影响、无需审批手续等特点，所有该工法可广泛应用于以下情形：①施工现场周围建筑古老或人口密集，无法采用常规炸药爆破工艺的施工环境；②方量不大，采用常规炸药爆破工艺所取得爆破资质的成本大、时间长的施工环境。 [0112] 本发明中的二氧化碳加热粉组合物可适用于例如煤矿开采、矿山开采等复杂的作业环境。 [0113] 实施方式： [0114] 实施方式1：本发明的实施方式1提供了一种二氧化碳加热粉组合物，其特征在于，至少包括有机酸、金属粉、氧化剂、铵类化合物、灰粉。 [0115] 实施方式2：与实施方式1相同，其区别在于，所述二氧化碳加热粉组合物中有机酸、金属粉、氧化剂、铵类化合物、灰粉的重量比为：5～15：0.5～2：40～60：10～20：3～10。 [0116] 实施方式3：与实施方式2相同，其区别在于，所述二氧化碳加热粉组合物中有机酸、金属粉、氧化剂、铵类化合物、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。 [0117] 实施方式4：与实施方式1相同，其区别在于，所述有机酸选自：乙酸、草酸、马来酸、丙二酸、水杨酸、乙醇酸、苹果酸、柠檬酸、乳酸、酒石酸、柠苹酸、异柠檬酸、琥珀酸、富马酸中的任意一种或几种的混合。 [0118] 实施方式5：与实施方式1相同，其区别在于，所述金属粉选自：铜粉、铁粉、钴粉、镍粉、镁粉、铝粉、锰粉、合金粉、铝镁合金、银粉、青铜粉中的任意一种或几种的混合。 [0119] 实施方式6：与实施方式1相同，其区别在于，所述氧化剂选自：过氧化氢、过硫酸、锰酸钾、高锰酸钾、高氯酸钾中的任意一种或几种的混合。 [0120] 实施方式7：与实施方式1相同，其区别在于，所述铵类化合物选自：碳酸铵、草酸铵、硝酸铵、硫酸铵、碳酸氢铵、碳酸氢异丙基铵、碳酸氢叔丁基铵、碳酸氢2-乙基己基铵、碳酸氢2-甲氧基乙基铵中的任意一种或几种的混合。 [0121] 实施方式8：与实施方式1相同，其区别在于，所述灰粉选自：草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉中任意一种或几种的组合。 [0122] 实施方式9：一种二氧化碳爆破组合物，所述的二氧化碳爆破组合物包括液态二氧化碳和实施方式1～8所述二氧化碳加热粉组合物，且液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物的重量比为：100：0.1～1。 [0123] 实施方式10：一种爆破方法，将液态二氧化碳和实施方式1～8所述二氧化碳加热粉组合物按比例加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0124] 下面通过实施例对本发明进行具体描述。有必要在此指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的专业技术人员根据上述本发明的内容做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。 [0125] 另外，如果没有其它说明，所用原料都是市售的，且以下物料所用份数均为重量份。 [0126] 实施例1： [0127] 本发明的实施方式1提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：5：0.5：60：10：10。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.1：2：10。并将物质混合均匀，制成二氧化碳加热粉组合物。 [0128] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：1的比例混合。 [0129] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0130] 实施例2： [0131] 本发明的实施方式2提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：2：40：20：3。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.1：1：10。 [0132] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：1的比例混合。 [0133] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0134] 实施例3： [0135] 本发明的实施方式3提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：7：1：48：13：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.1：0.1：5。 [0136] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0137] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0138] 实施例4： [0139] 本发明的实施方式4提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：12：0.8：55：17：8。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0140] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0141] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0142] 实施例5： [0143] 本发明的实施方式5提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且草酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0144] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0145] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0146] 实施例6： [0147] 本发明的实施方式6提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括马来酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且马来酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0148] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0149] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0150] 实施例7： [0151] 本发明的实施方式7提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括水杨酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且水杨酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0152] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0153] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0154] 实施例8： [0155] 本发明的实施方式8提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括乙醇酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且乙醇酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0156] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0157] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0158] 实施例9： [0159] 本发明的实施方式9提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括苹果酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且苹果酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0160] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0161] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0162] 实施例10： [0163] 本发明的实施方式10提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括柠檬酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且柠檬酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0164] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0165] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0166] 实施例11： [0167] 本发明的实施方式11提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括酒石酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且酒石酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0168] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0169] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0170] 实施例12： [0171] 本发明的实施方式12提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括柠苹酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且柠苹酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0172] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0173] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0174] 实施例13： [0175] 本发明的实施方式13提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括琥珀酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且琥珀酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0176] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0177] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0178] 实施例14： [0179] 本发明的实施方式14提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括富马酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉；且富马酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉的重量比为：15：1：50：20：5。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0180] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0181] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0182] 实施例15： [0183] 本发明的实施方式15提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括水杨酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉、石墨烯；且水杨酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉、石墨烯的重量比为：15：1：50：20：5：0.0001。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0184] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0185] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0186] 实施例16： [0187] 本发明的实施方式16提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括水杨酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉、氧化石墨烯；且水杨酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉、氧化石墨烯的重量比为：15：1：50：20：5：0.0001。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0188] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0189] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0190] 实施例17： [0191] 本发明的实施方式17提供了一种二氧化碳加热粉组合物，包括水杨酸、高锰酸钾、草酸铵、灰粉、氧化石墨烯、纳米二氧化硅；且水杨酸、镁粉、高锰酸钾、草酸铵、灰粉、氧化石墨烯、纳米二氧化硅的重量比为：15：1：50：20：5：0.0001：0.01。其中，灰粉包括草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉，且草木灰、硫黄、麻杆灰、木炭粉之间的重量比为1：0.01：1：10。 [0192] 纳米二氧化硅的合成方法为：将0.5g CTAB、13g硅酸钠加入到100ml蒸馏水中，常温下搅拌0.5h，待CTAB和硅酸钠全部溶解后，升至50℃下搅拌2h后，于80℃下老化5天，之后对样品进行水洗，醇洗，离心，干燥，煅烧在600℃下煅烧5h，即可纳米二氧化硅。 [0193] 二氧化碳爆破组合物：将液态二氧化碳和二氧化碳加热粉组合物按重量比为：100：0.1的比例混合。 [0194] 爆破方法：将二氧化碳爆破组合物加入到二氧化碳爆破器中，并将二氧化碳爆破器送入炮孔，管内的液态二氧化碳在通电加热条件下汽化形成高压气体爆破。 [0195] 对比例1：采用市售乳化炸药爆破。 [0196] 案例： [0197] 本发明实施例1～17以及对比例1的二氧化碳加热粉组合物在厦门市某一矿山进行实验。 [0199] 在预测钻孔中间施工6个孔径为94mm，长度为30m致裂钻孔。将试验装置的释放管与储液管连接好，推入钻孔内，封堵孔口。 [0200] 检查确定设备的导通性良好，正式起爆。 [0201] 表征方法： [0202] 1、爆炸时间：为计算起爆至结束整个过程所需要的时间。 [0203] 2、噪音检测：距离爆炸地点100米处，采用噪音分贝器测试噪音情况。 [0204] 1级为30分贝(含30)以下；2级为30～40(含40)分贝；3级为40～50(含50)分贝；4级为50～60(含60)分贝；5级为60分贝以上。 [0205] 3、粉尘等级：采用GB/T5817－2009粉尘作业场所危害程度分级，粉尘作业场所危害程度共分为0级(达标)，1级(超标)，2级(严重超标)3个级别。 [0206] 表1测试结果 [0207]实施例 爆炸时间/毫秒 噪音/等级 粉尘/等级 实施例1 0.45 3 0 实施例2 0.49 3 0 实施例3 0.41 3 0 实施例4 0.46 3 0 实施例5 0.38 3 0 实施例6 0.36 3 0 实施例7 0.25 2 0 实施例8 0.36 3 0 实施例9 0.30 2 0 实施例10 0.28 3 0 实施例11 0.37 3 0 实施例12 0.41 2 0 实施例13 0.34 2 0 实施例14 0.27 3 0 实施例15 0.18 1 0 实施例16 0.11 1 0 实施例17 0.08 1 0 对比例1 100 4 2 [0208] 由表1可以看出，本发明的二氧化碳爆破组合物具有快速爆炸、无噪音、无粉尘等优点。可满足快速施工要求，提高爆破效率。其次，二氧化碳爆破组合物具有不燃、不爆、无毒，且其运输、存储和使用非常安全，克服了雷管和炸药的缺点。且在爆破的过程中不会产生有毒物质、不会产生高温产物，不会引起瓦斯爆炸；爆破振动非常小，制作简单，成本低；爆破方法，使用简便，施工操作无特殊要求，爆破时，无火焰、温度低，因而实现本发明的有益效果。 [0209] 同时，本发明的技术方案与人工解石、破碎锤解石相比，人工解石需要采用人工打眼，成孔后将钢楔一端楔入孔口，利用大锤敲击钢楔尾部，从而将石块分解开。施工过程无震动、噪音小，但效率极低，人均每天能破碎1～2m3，成本极高，本发明的技术方案能够快速的爆炸，具有极高的爆炸效率。而破碎锤解石的表面光滑、强度较大，锤尖于孤石接触时易滑脱，经过现场实际测算，1台400型破碎锤针对花岗岩这样的强度高、表面圆滑的孤石破碎不足100m3，功效低、成本高。本发明的技术方案对于表面光滑的孤石同样具有非常好的爆破效率。 [0210] 此外，本发明的技术方案对于得到的碎石均较为整石，整石可大可小，出现非常的少的碎石现象。为获得较大当量的威力，可根据现场情况把爆破筒并联使用。 [0211] 前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。 |
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