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Captulo 11/

J

.

EXPLOSIVOS INDUSTRIALES

.J

./

1.

INTRODUCCION

B.

Explosivos

convencionales

J

Los explosivos qumicos industriales se clasifican en dos grandes grupos segn la velocidad de su onda de choque. a) Explosivos rpidos y detonantes. Con velocidades entre 2.000 y 7.000 mis; y b) Explosivos lentos y deflagrantes. Con menos de 2.000 mis. Los deflagrantes comprenden a las plvoras, com'

Precisan para su fabricacin de sustancias intrnsecamente explosivas que actan como sensibilizadores de las mezclas. Los ms conocidos son: GELATINOSOS PULVERULENTOS DE SEGURIDAD

J

.J

puestos pirotcnicos y compuestos propulsores paraartillera y cohetera, casi sin ninguna aplicacin en la minera o ingeniera civil, salvo en el caso de rocas ornamentales. Los explosivos detonantes se dividen en Primarios y Secundarios segn su aplicacin. Los Primarios por su alta energa y sensibilidad se emplean como iniciadores para detonar a los Secundarios, entre ellos pOdemos mencionar a los compuestos usados en los detonadores y multiplicadores (fulminato de mercurio,

En este captulo se exponen las caractersticas bsicas de cada explosivo, las sustancias constituyentes y la influencia de diferentes parmetros sobre la eficiencia alcanzada en las voladuras de rocas.

--"

2. AGENTES EXPLOSIVOS SECOSEste grupo engloba, como ya se ha indicado, todos aquellos explosivos que no son sensibles al detonador y en cuya composicin no entra el agua. El factor comn es en todos ellos el Nitrato Amnico,Fig. 11.1, por lo que seguidamente se analizarn algunas de sus propiedades.2.1. Nitrato Amnico

/

--"

pentrita,hexolita,etc.).LosSecundariosson losque se

.J

aplican al arranque de rocas y aunque son menos sensibles que los Primarios desarrollan mayor trabajo til. / Estos compuestos son mezclas de sustancias explosivas o no, cuya razn de ser estriba en el menor precio de fabricacin, en el mejor balance de oxgeno obte- nido, y en las caractersticas y propiedades que con--" fieren los ingredientes a las mezclas en lo relativo a sensibilidad, densidad, potencia, resistencia al agua, etc. .J Los explosivos industriales de uso civil se dividen a su vez en dos grandes grupos, que en orden de importancia por nivel de consumo y no de aparicin en"el mercado son:

A..J

Agentes

explosivos

.J

Estas mezclas no llevan, salvo algn caso, ingredientes intrnsecamente explosivos. Los principales son: ANFO ALANFO HIDROGELES EMULSIONES ANFO PESADO

.J

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El Nitrato Amnico (NH4NO3) s una sal inorgnica e de color blanco cuya temperatura de fusin es 160,6C. Aisladamente, no es un explosivo, pues slo adquiere tal propiedad cuando se mezcla con una pequea cantidad de un combustible y reacciona violentamente con l aportando oxgeno. Frente al aire que contiene el 21% de oxgeno, el NAposee el 60%. Aunque el NApuede encontrarse en diversas formas, en la fabricacin de explosivos se emplea aquel que se obtiene como partculas esfricas o prills porosos, ya que es el que posee mejores caractersticas para absorber y retener a los combustibles lquidos y es fcilmente manipulable sin que se produzcan apelmazamientas y adherencias. La densidad del NA poroso o a granel es aproximadamente 0,8 g/cm3, mientras que las densidades de las partculas del NAno poroso se acercan a la de los cristales (1,72 g/cm3), pero con valores algo inferiores (1,40-1,45 g/cm3) debido a la microporosidad. El NA de mayor densidad no se emplea debido a que absorbe peor al combustible y por lo tanto reacciona/149

'-~RATO AMONICO J"-

"

'-ALUMINIO UREA POLlESTIRENO EXPANDIDO

"'-AGENTE EXPLOSIVO SECO-DENSIFICADO AGENTE EXPLOSIVO SECO (ANFO) AGENTE EXPLOSIVO SECO-ALUMINIZADO (ALANFO) AGENTE EXPLOSIVO PARA BARRENOS CON ALTA TEMPERATURA AGENTE EXPLOSIVO DE MUY BAJA DENSIDAD PARA VOLADURAS DE CONTORNO (ANFOPS)

'--

Figura

11.1.

Agentes

explosivos

secos con base Nitrato

Amnico.

'--

ms lentamente con l en el proceso de detonacin. Normalmente, el NAutilizado tiene una microporosidad del 15%, que sumada a la macroporosidad se eleva al 54%. En cuanto al tamao de las partculas suele variar entre 1 y 3 mm. El NA en estado slido cuando se calienta por encima de 32,1C, cambia de forma cristalina:

biente, pero si se calienta por encima de 200C en un recipiente cerrado puede llegar a detonar. La presen- '-cia de compuestos orgnicos acelera la descomposicin y baja la temperatura a la cual sta se produce. As con un 0,1% de algodn el NA empieza a descompo"nerse a los 160C.TABLA 11.1

'--

~ ortorrmbiCO+ 32YC y Ortorrmbico

t

Densidad del cristal = 1,72 g/cm3 Densidad del cristal = 1,66 g/cm3

TEMPERATURA AMBIENTE 10C 21C 32C

HUMEDAD PARTIRDE LA CUAL A EMPIEZALA ABSORCION 76% 64% 59%

'--

Esta transicin es acompaada de un aumento de volumen del 3,6%, producindose seguidamente la rotura de los cristales en otros ms pequeos. Cuando los cristales y se enfran y existe algo de humedad tienden a aglomerarse formando grandes terrones. La solubilidad del NAen el agua es grande y vara ampliamente con la temperatura:A 10C A 20C A 30C A 40C el 60,0% e1 65,4% el 70,0% el 73,9% solubilidad solubilidad solubilidad solubilidag"

"-

2.2. ANFO

'--

de ah que el ANFO no se utilice en barrenos hmedos. La higroscopicidad es tambin muy elevada, pudiendo convertirse en lquido en presencia de aire con una humedad superior al 60%. La adicin de sustancias inertes hidroflicas como el caoln o las arcillas en polvo evitan que el NA absorba humedad, aunque tambin disminuyen su sensibili.dad. La temp~ratura ambiente juega un papel importante en el proceso de absorcin de la humedad. En ocasiones, los granos de NA se protegen con sustancias hidrfugas que impiden su humedecimiento superficial. El NA es -completamente estable a temperatura am150

En 1947 tuvo lugar una desastrosa explosin de Nitrato Amnico en Texas City (Estados Unidos), ya que esa sustancia se haba intentado proteger con "parafinas, y slo un 1% de sta ya constitua un buen combustible sensibilizante del NA. Aparte de la propia catstrofe, este hecho hizo "centrar la atencin de los fabricantes de explosivos en el potencial energtico del NA y de sus posibilidades como explosivo dado su bajo precio. Cualquier sustancia combustible puede usarse con "el NA para producir un agente explosivo. En Estados Unidos a finales de los aos 50 se empleaba polvo de carbn pero, posteriormente, fue sustituido por "combustibles lquidos ya que se conseguan mezclas ms ntimas y homogneas con el NA. El producto que ms se utiliza es el gas-oil, que frente a otros "lquidos como la gasolina, el keroseno, etc., presenta la ventaja de no tener un punto de volatilidad tan bajo y, por consiguiente, menor riesgo de explosiones de vapor.

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BALANCE

02(+)~

-BALANCE

o,H

2.500

~ 400 1.-/

4

6

10

PORCENTAJE DE GAS-OIL

Figura 11.2. Variacin de la Energia termodinmica y Velocidad de detonacin del ANFO con el contenido de gas-oil..J

mximo-'"

rendimiento

en las

voladuras.

En ocasiones,

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.J

como por ejemplo pocas de verano, se suele aadir ms gas-oil al ANFO, pues puede llegar a perderse por el calor hasta e150% del combustible, con una merma importante en la eficiencia. El control de calidad del ANFO es sencillo, pues consiste en la extraccin del gas-oil de una muestra por medio de ter, Fig. 11.3, Y medida del peso de la misma antes y despus del proceso.

J ETER

J

DESECADOR

---/

Foto 11.1.

Grnulos

o prills

de nitrato

amnico. MUESTRA DE ANFO

J

Los aceitescomo

usados se han aprovechado tambinpero tienen los inconvenientes de

FILTRO

combustible,

reducir la sensibilidad a la iniciacinJ la velocidad tico. Debido -, J manecer pando cado cin debido ductos. El contenido portantsimo de sobre combustible las juega en de detonacin a sus altas viscosidades de

y propagacin,energa perNA ocutienden de

y el rendimiento

la superficie

los grnulos

los macroporos. desde un punto total o parcial

de del

Actualmente, no vista econmico gas-oil que por

est justifila sustituusados pro-

ETER Y GAS-OIL

BOMBA DE VACIO

aceites

a los inconvenientes

entraan

estos

J

un

papel

im-, del

-.J

diferentes

propiedades

ANFO.

La reaccinen

de descomposicines:--->

del sistema Figura 11.3. Procedimiento porcentaje de laboratorio de gas-oil. para medir el

equilibrado

oxgeno

3NH4NO3

+ CHz920

3Nz + 7HzO + COzque segn de puede ser inferior en 1. La de

Jproduciendo en unas kcal/kg, los productos comerciales volumen el contenido gases de 970 95,3%

materias

inertes, y un estequiomtrica 5,7%

J

mezcla NA ste y un

corresponde eql!ivalen NA.

a un

de gas-oil, que por cadaque

a 3,7 litros de

ltimo

50tiene

kg de

J

La

influencia

el porcentaje

de

combustible

sobre la energa desprendidacin quedan indicadas que en Se ve pues ni superiores no interesan

y velocidad detonadeni porcentajes pretende inferiores obtener el

la Fig. 11.2.

J

al indicado

si se

Tambin el contenido de combustible afecta a la cantidad de gases nocivos desprendidos en la explosin (CO+NO),Fig. 11.4. Cuando en las voladuras los humos producidos tienen color naranja, ello es un indicativo de un porcentaje insuficiente de gas-oil, o bien que el ANFO ha absorbido agua de los barrenos o no se ha iniciado correctamente. La variacin de sensibilidad con la cantidad de combustible tambin es acusada, pues con un 2% de gasoilla iniciacin puede conseguirse con un detonador, 151

J

"0,25en O O

explosivo. En tales casos el nico recurso de empleoconsiste en envolver al ANFO en recipientes o vainas impermeables al agua. Las caractersticas explosivas del ANFO varan tam- ',bin con la densidad. Conforme sta aumenta la velocidad de detonacin se eleva, pero tambin es ms difcil conseguir la iniciacin. Por encima de una den- '--

(/) 0,20 W .-J O :;;;: 0,15

:::::

0,10

sidad de 1,2 g/cm 3 el ANFO se vuelve inerte no pudiendo ser detonado o hacindolo slo en el rea in"-

mediata al iniciador.0,05

El tamao de los grnulos de NA influye a su vez en la densidad del explosivo. As, cuando el ANFO se reduce a menos de 100 mallas su densidad a granel pasa a ser2 4 GAS-OIL(%) 10

0,6 g/cm3,lo que significa que si se quiere conseguir "una densidad normal entre 0,8 y 0,85 g/cm 3 para alcanzar unas buenas caractersticas de detonacin ser \--preciso vibrarlo o compactarlo. Por otro lado, el dimetro de la carga es un parmetro de diseo que incide de forma decisiva en la velocidad de detonacin del ANFO. Fig. 11.7.

Figura3,0

11.4.

Humos producidos por diferentes porcent'3.jesde gas-oil.

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PORCENTAJE DE GAS-OIL

o U et i5 4.000 fIJ.J o W 3.500 o o c o 3,00o o o .-J

'--

\..-.

Figura

11.5.

Sensibilidad

del ANFO a la iniciacin.

~

2.500

.'--.2.000

aunque la energa disponible es muy baja, y con una cantidad superior al 7% la sensibilidad inicia! decrece notablemente. Tal como se ha indicado anteriormente con el NA,el agua es el principal enemigo del ANFO,pues absorbe una" gran cantidad de calor para su vaporizacin y rebaja considerablemente la potencia del explosivo. En cargas de 76 mm de dimetro una humedad superior al 10% produce la insensibilizacin del agenteDIAMETRO DE LA CARGA-76mm ~ 3.600 EU c Z o 3.000 1IJ.J o IJ.J 2.700 o o c o u1.05 lO

o

50

100

150

200

250

300 (mm)

'-350

DIAMETRO

DEL BARRENO

Figura

11.7.

Influencia del dimetro de la carga velocidad de detonacin.

sobre

la "-

~

,,/'"3.300

1.00

E o .....

El dimetro crtico de este explosivo est influen- '-ciado por el confinamiento y la densidad de carga. Usado dentro de barrenos en roca con una densidad a granel de 0,8 g/cm 3 el dimetro crtico es de unos 25 , mm, mientras que con 1,15 g/cm3 se eleva a 75 mm. '-5.400

/ S) ,/ C;,\';/7V

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o c o ( Z IJ.J o

;; 4.800 oi5 4.200""w o w o o et o 3.600 INICIADOR DE PENTOLlTA (450 g)

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2.400 t

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2.100

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FALLOS

g 3.000 ...JW >rUBODE FIBRA TUBO DE PLASTICO TUBO DE ACERO

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2

4

6 DE AGUA

8

PORCENTAJE

TUBO DE HIERRO

BARRENO EN PIZARRA

BARRENO EN CALIZA

"-

SIN CONFINAR

CONFINADO

Figura 11.6.

Influencia del contenido de agua sobre la velocidad de detonacin.

Figura 11.8.

Variacin

confinamiento.

de la velocidad

de detonacin

con el "-

152

"-

.-/~, ../ La sensibilidad de iniciacin del ANFO disminuye conforme aumenta el dimetro de los barrenos. En la prctica los multiplicadores de 150 g son efectivos en dimetros de carga inferiores a los 150 mm, y por encima de ese calibre se recomiendan multiplicadores de 400 a 500 g. Aunque el ANFO se emplea predominantemente como carga a granel, es importante saber que la energa por metro lineal de columna disminuye con el desacoplamiento. Cuando el confinamiento de la carga no es grande la "VD y la presin mxima sobre las paredes de los barrenos disminuyen.100% entre las 20 y las 150 mallas y en cuanto a la pureza que sea superior al 94%. En estos agentes explosivos, la pureza no es tan crtica como en los hidrogeles, ya que no es de temer la accin galvnica producida por los cambios de pH. Esto significa que restos o desechos de aluminio de otros procesos pueden emplearse en la fabricacin del ALANFO. El lmite inferior de tamao es debido a que si el Al est en forma de polvo pueden producirse explosiones incontroladas.

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../

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2.3. ALANFOComo la densidad del ANFO es baja, la energa que resulta por unidad de longitud de columna es pequea. Para elevar esa energa, desde 1968 se viene aa-

3.

HIDROGELES

../~,

diendo a ese agente explosivo productos como el Aluminio con unos buenos resultados tcnicos yeconmicos, sobre todo cuando las rocas son masivas y los costes de perforacin altos. Cuando el aluminio se mezcla con el nitrato amnico

../

../

y la cantidad es pequea la reaccin que tiene lugar es: 2AI+ 3NH4NO3-> 3Nz + 6HzO + AlzO+ 1650 cal/g./

Pero si el porcentaje./

de aluminio es mayor, la reac-

cin que se produce es: 2AI+ NH4NO3 -> Nz + 2Hz + AlzO3+ 2300 cal/gEn la Fig. 11.9 se indica la energa producida ALANFO con respecto al ANFO para diferentes dades de metal aadidas.1,5./

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por el canti-

o u.

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1,4

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10 15 2b PORCENTAJE DE ALUMINIOEN EL ANFO

5

25

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Figura 11.9. Efecto del Aluminio sobre la Energia desarrollada con respecto a una misma cantidad de ANFO. El lmite prctico, por cuestiones de rendimiento y economa se encuentra entre el 13 y el15 %. Porcentajes superiores al 25% hacen disminuir la eficiencia energtica. Las especificaciones que debe cumplir el aluminio son: en cuanto al tamao que se encuentre casi el

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./

Los hidrogeles son agentes explosivos constituidos por soluciones acuosas saturadas de NA, a menudo con otros oxidantes como el nitrato de sodio y/o el de calcio, en las que se encuentran dispersos los combustibles, sensibilizantes, agentes espesantes y gelatinizantes que evitan la segregacin de los productos slidos. El desarrollo de estos explosivos tuvo lugar a finales de la dcada de los 50 cuando Cook y Farnam consiguieron los primeros ensayos positivos con una mezcla del 65% de NA, 20% de Al y 15% de agua. Tras esos primeros resultados, Cook empez a utilizar como sensibilizante el TNT, y as comenz en Canad la fabricacin comercial bajo patente, extendindose despus a Estados Unidos. Posteriormente, se realizaron las primeras experiencias con hidrogeles sensibilizados con aluminio. Este metal planteaba serios problemas de empleo, pues reaccionaba con el agua a temperatura ambiente desprendiendo hidrgeno. Para evitar ese fenmeno se pas a proteger las partculas de aluminio con productos hidrfugos. Ya en 1969 la Dupont desarroll unos nuevos hidrogeles que se caracterizaban por no contener los compuestos explosivos tradicionales, ni metales particulados como sensibilizantes fundamentales, sino que incorporaban como combustible sustancias orgnicas como las derivadas de las aminas, parafinas, azcares, etc. En la Fig. 11.10 se indican los principales tipos de ex'plosivos acuosos obtenidos a partir del Nitrato Amnico, en dos grandes grupos que son los hidrogeIys y las emulsiones con sus mezclas. Gentrndonos en los hidrogeles que se emplean actualmente, el proceso de fabricacin se basa en el mezclado .de una solucin de oxidantes con otra de nitrato de monometilamina (NMMA) Y la adicin de diversos productos slidos y lquidos, tales como oxidantes, espesantes, gelatinizant'es, etc. La solucin de oxidantes est constituida por agua, nitrato amnico y nitrato sdico, a la que se aporta tio-urea y parte de las gomas que permiten conseguir una viscosidad alta para retener las burbujas de gas. El nitrato sdico tiene las ventajas de disponer de una gran cantidad de oxgeno y de disminuir el punto de cristalizacin de las soluciones salinas. La solucin de NMMA se prepara calentando los bidones en los cuales se transporta, ya que sta se

153./

'-"-

'TNT EXPLOSIVOS CONV. XPLOSIVOS CON N (1." GENERACION) ALUMINIO (2' GENERACION) ALUMINIO NITRATO AMINA MICROBALONES. y OTROS SENSIBILlZ. (3." GENERACION) EMULSIFICANTES AGUA MICROBALONES

'--

'--

HIDROGEL SENSIBILIZADO PARA GRANDES DIAMETROS

AGENTE EXPLOSIVO HIDROGEL ALUMINIZADO

EXPLOSIVO HIDROGEL PEQUEO DIAMETRO

EMULSIONES

ANFO PESADO

',--

AGENTE EXPLOSIVO HIDROGEL SENSIBILIZADO CON AIRE

'--

'-Figura 11.10. Agentes explosivos acuosos producidos a partir del NA.'1>' I /c(tl. "if iJ!..'" S)'~ .. ' 't ," ,"' "' ~ !I ,,~S\\)I" : .::! j "'".ff", \)'

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..J W INICIACION CON MULTIPLlCADOR DE 17g. PENTO~1,00 1,05 1,10 1,15

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"

13.000

./

1,20

1,25

1,30

1,35

DENSIDAD (g/cm')

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Figura 11.12. Influencia de la densidad de los hidrogeles sobre la velocidad de detonacin y sensibilidad.

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./

Como es obvio, la variedad de productos que pueden obtenerse con distintas composiciones es muy grande. Desde los hidrogeles encartuchados, semejantes a los explosivos gelatinosos convencionales, hasta los vertibles que tienen unas caractersticas reolgicas que hacen que puedan tratarse como fluidos. En este ltimo caso se pueden aprovechar beneficiosamente las ventajas derivadas de una carga mecanizada as como del hecho de rellenar totalmente el hueco de los barrenos perforados.

Este grupo de explosivos, que es el de ms reciente aparicin en el mercado, mantiene las propiedades de los hidrogeles ya citados, pero a su vez mejora dos caractersticas fundamentales como son la potencia y la resistencia al agua. El inters de estos productos surgi a comienzos de la dcada de los 60, cuando se investigaban las necesidades bsicas de un explosivo para que se produjera el proceso de detonacin combinando una sustancia oxidante con un aceite mineral. Estos constituyentes han permanecido qumicamente invariables durante muchos aos (nitrato amnico + gas oil), pero, sin embargo, la forma fsica ha cambiado drsticamente. En la Tabla 11.2 se resumen,en el orden cronolgico de aparicin de los explosivos, los oxidantes, combustibles y sensibilizadores empleados en la fabricacin de cada uno de ellos. Desde un punto de vista qumico, una emulsin es un sistema bifsico en forma de una dispersin estable de un lquido inmiscible en otro. Las emulsiones explosivas son del tipo denominado "agua en aceite en las que la fase acuosa est compuesta por sales inorgnicas oxidantes disueltas en aguay la fase aceitosa por un combustible lquido inl11iscible con el agua del tipo hidrocarbonado. El desarrollo de los explosivos ha llevado aparejado una reduccin progresiva del tamao de las partculas, pasando desde los slidos a las soluciones salinas con slidos y,por ltimo, a las microgotas de una emulsin explosiva. Tabla 11.3. Se comprende as, que la dificultad de fabricacin de

./ TABLA 11.2 ""'./ ""' ./.

EXPLOSIVO DINAMITAS SOLIDO Nitratos SOLIDO Nitratos

OXIDANTE .,.

COMBUSTIBLE SOUDO Materias absorbentes (sensibilizantes) LIQUIDO Aceites SOLIDO/LIQUIDO Aluminio Sensibilizante

SENSIBILlZANTE LIQUIDO Nitroglicerina Gasificantes Poros SOLIDO/LIQUIDO TNTNMMA, MAN

/

ANFOS HIDROGELES

/

SOLIDO/LIQUIDO Nitratos Soluciones salinas

./

Aluminio en polvo. Gasificantes EMULSIONES LIQUIDO Soluciones salinas LIQUIDO Aceites Parafi nas Gasificantes

./

./

155

"-. TABLA 11.3.

D!MENSIONES DE LOS OXIDANTES EN LOS EXPLOSIVOS (Bampfield y Morrey, 1984)

EXPLOSIVO

TAMAO

(mm)

ESTADO

VELOCIDAD DE DETONACION (km/s) 3,2 4,0 3,3 5,0-6,0

"-

ANFO DINAMITA HIDROGEL EMULSION

2 0,2 0,2 0,001

Slido Slido Slido/Lquido Lquido

\...

'-

las emulsiones se encuentra en la fase aceitosa pues, por imperativo del balance final de oxgeno, el 6% en peso de la emulsin, que es el aceite, debe englobar al 94% restante que se encuentra en forma de microgotaso En la Tabla anterior las velocidades de detonacin de cada uno de los explosivos, que corresponden a un dimetro dado, reflejan la fuerte dependencia de la eficiencia de la reaccin con el tamao de las partculas. La estructura de las emulsiones se observa en las fotografas adjuntas, donde las microgotas de solucin saturada (oxidante) adoptan una forma polidrica y no de esferas, con una fase continua de aceite que las envuelve. En la Foto 11.2. c el tamao de las microgo-

tas comparado con el de un prill de nitrato amnico es 100 veces ms pequeo. Para conseguir una sensibilizacin adecuada de los

"-

explosivos cuando stos no contienen sensibilizantesqumicos, slidos o lquidos, se precisa un mecanismo fsico como el de las burbujas de gas, que al ser comprimidas adiabticamente producen el fenmeno de "Puntos Calientes que favorecen tanto la iniciacin como la propagacin de la detonacin. Los agentes gasificantes que se utilizan estn constituidos por poliestireno expandido o microesferas de vidrio. En lo referente a los tipos de emulsin, bajo ese trmino quedan englobados productos de diferentes propiedades relacionadas con las caractersticas de la fase conti nua y su efecto sobre la viscosidad y consistencia.

,"-

"-

a. x 1.250

Segn el tipo de combustible, gas-oil, parafinas, gomas, etc., las caractersticas reolgicas de las emulsiones son distintas, as como sus aplicaciones y mtodos de empleo. Tambin el tipo de agente emulsificante que se utilice para reducir la tensin superficial entre los dos lquidos inmiscibles y permitir la formacin de la emulsin, puede ayudar a evitar los problemas de coagulacin en grandes gotas de la solucin de nitrato amnico, as como el fenmeno de cristalizacin de las sales. Otro aspecto a tener en cuenta es el enfriamiento del producto desde el momento de su fabricacin, que se

"-

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AN (NITRATO AMONICO)

b. x 10.000 ~(91%)

'"

'" +6%FO(GAS-OIL)

ANFO(94 0/oAN+6% Fa)

T(81%)

EMULSION 75% AN + 6 % Fa EMULSIFICANTE +18% AGUA +1 % EMULSIFICANTE

C. x 50.000 Foto 11.2. a, by c. Estructura de las emulsiones (Cortesa de Bamptield y Morrey, 1984). 156

\"

+18 % AGUA Y 1,0 %

Figura

11.13. Composicin bsica de una emulsin.

"

'-

../

realiza a unas temperaturas prximas a los BOC,hasta el instante de empleo. El esquema de preparacin de las emulsiones, tanto ../ encartuchadas como a granel, se representa en la Fig. 11.14. A partir de los diferentes componentes: fase acuosa oxidante, fase combustible y agente emulsifi../ cante-estabilizante, y previo calentamiento de stos, se procede a una intensa agitacin dinmica obteniendo una emulsin bsica que posteriormente se ../ refina para homcigeneizarla y estabilizarlaen eltiempo. A continuacin, se mezcla con los productos secos que se adicionan para ajustar la densidad o la potencia../""

5.

ANFO PESADO

del explosivo. Esos productos slidos pueden ser:aluminio en polvo, agentes gasificantes reductores

de densidad, grnulos de nitrato amnico, etc.El polvo de aluminio aunque aumenta la energa desarrollada por el explosivo tiene un efecto reductor de la velocidad de detonacin. Por otro lado, la sensibilidad de la emulsin disminuye conforme aumenta la densidad, siendo necesario trabajar por encima del dimetro crtico y utilizar iniciadores potentes.'A'E'ASE ACUOSA COMBUSTIBLE EMULSIFICANTES

../

En la tecnologa actual de voladuras es incuestionable que el ANFO constituye el explosivo bsico. Diversos intentos se han dirigido hacia la obtencin de una mayor energa de este explosivo, desde la trituracin de los prills de nitrato amnico de alta densidad hasta el empleo de combustibles lquidos de alta energa, como las nitroparafinas, el metanol y el nitropropano, pero comercialmente no han prosperado. El ANFO Pesado, que es una mezcla de emulsin base con ANFO, abre una nueva perspectiva en el campo de los explosivos. El ANFO presenta unos huecos intersticiales que pueden ser ocupados por un explosivo lquido como la emulsin que acta como una matriz energtca. Fig. 11.15.

../

../

GRANULOSDE NITRATOAMONICO

ENCARTUCHAOO

A GRANEL

../

MEZOAOOR-Q

../

EMULSlON

THOMOGtNEIZAOOR

CARGAA GRANEL M Z W 72

1,25

5.000

655/852

Excelente

Emunex 3.000 ANFOS PESADOS

> 75

1,10

3.300

833

Mala

Emunex 6.000/8.000

> 65/> 70

1,20/1 ,25

4.500

795/744

Buena-Excelente

Goma 1-ED GELATINOSOS . Goma 2E-C

> 90

1,45

6.000

1.205

Muy buena

> 85

1,40

5.200

1.114

Buena

Amonita 2-1 PULVE. RULENTOS Ligamita 1 Pe r migel Explosivo de seguridad n.O9 EXPLOSIVOS DE SEGURIDAD Explosivo de seguridad n.' 20 SR Explosivo de seguridad n.' 30 SR

> 70 >77 > 54 > 45 > 37 > 35

1,00 1,10 1,10 1,60 1,15 1,10

3.000 3.500 2.800 4.000 1.800 1.700

802 998 705 767 537 358

Dbil Mala Excelente Excelente Mala Mala

Voladura de rocas semiduras y blandas Voladura de rocas semiduras y blandas Explosivo Tipo 11. oladura en minas de carbn V Explosivo Tipo 11. oladuras en minas de carbn V Explosivo Tipo 111. Voladuras en minas de carbn Explosivo Tipo IV . Voladuras en minas de carbn

Fuente: UNION ESPAOLA DE EXPLOSIVOS, S. A. /'/

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TABLA 11.6 TIPODEEXPLOSIVO

PESOS Y MEDIDAS DE LOS EXPLOSIVOS DE UEE LONGITUD (mm) 200 200 400 200 200 240 400 450 390 530 400 440 520 620 450 450 200 365 620 200 200 200 200 200 200 526 524 443 459 509 PESOAPROX. (g) 110 150 300 175 215 420 850 1.250 1.250 2.500 2.500 3.125 4.166 5.000 1.000 1.000 500 1.000 2.000 120 175 156 220 130 200 1.000 1.390 1.565 2.083 5.000 Sacos de plstico de 25 kg 250 250 350 500 500 500 535 500 500 500 535 540 500 380 250 250 250 500 80 m 60 m 250 250 350 500 535 500 152 227 521 781 1.190 1.389 2.083 2.500 3.125 5.000 7.000 10.000 11.000 11.667 152 187 227 250 (1) 250 (1) 418 (1) 155 230 500 1.389 2.083 3.125 Carga mecanizada Carga mecanizada Sacos de plstico de 25 carga mecanizada Carga mecanizada163

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DIAMETRO (mm) 22 26 26 29 32 40 45 50 55 65 75 80 85 85 50 55 65 65 65 26 32 26 32 26 32 55 65 75 85 125 A granel 26 32 40 45 50 55 65 75 85 110 125 140 160 200 26 29 32 18 17 22 26 32 40 55 65 85 A granel A granel A granel A granel

TIPODEENCARTUCHADO Papel parafinado Papel parafinado Papel parafinado Papel parafinado Papel parafinado Papel parafinado Papel parafinado Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible

Goma 1E-D/

.

Goma2E-C

I

I

Goma 2E-C

/

I

Explosivos para prospecciones ssmlcas Goma 2E-C Jumbo 40170 Riogel Jumbo 40/70 Amonita 2-1 Ligamita 1

Encartuchado Jumbo en plstico rgido rasgable

Papel parafinado Papel parafinado Papel parafinado Papel parafinado Papel parafinado Papei parafinado Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible

/

Explosivo de seguridad n.O 9/

Explosivo de seguridad n.O SR 20 Explosivo de seguridad n.O SR 30

Nagolita

Nagolita Alnafo Naurita

/

Riogel 2

.

Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Vaina rgida con manguitos de acoplamiento con aletas Manguera flexible Manguera flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible Plstico flexible

Permigel1

.,

Riogur R Riogur F

Riomex E20/24

Riomex V 20/24 Riomex V 150/154 Emunex 3.000 Emunex 6.00017.500/8.000(1) Pesos indicados por metro lineal de explosivo Fuente: UNION ESPAOLA DE EXPLOSIVOS

"-

BIBLlOGRAFIAANONIMO: This Story is Dynamite. Australian Mining. July 1981. BAMPFIELD, H. A., and MORREY, W. B.: Emulsion Explosives. CIL. Inc. September 1984. BLANCO, R.: Explosivos de Seguridad - Nuevas Tendencias. Jornada Tcnica. Medidas de Seguridad en e.1 Uso y Manejo de Explosivos en Excavaciones. INSH. Octubre 1986. BRULlA, J. C.: Power AN Emulsion/ANFO Explosives Systems. SEE, 1985. BUCHTA, L.: Slurry Explosives. Mining Magazine. May 1972. COOK, M. A. How Dry Mix Explosives Can Increase CostsEven in Dry Holes. E/MJ, September 1971. CHAVER, W., et al.: Efectos de las Variaciones del Balance de Oxgeno y de la Granulometra en las Propiedades de los Explosivos Secos. Jornadas de Especialistas en Tronaduras. Chile, 1983. CHIRONIS, N. P.: Search for Better Blasting. Coal Age. July 1982. Emulsified Blasting Agents Boost. Coal Age. January 1985. CROSBY, W.A. y PINCO, M.E.: When to Use Aluminium in Bulk Explosives. Explosives Engineering. Vol. 9, N,1JulylAugust. 1991. DANNEMBERG, J.: Open-Pit Explosives. E/MJ. July 1982. DICK, R., et al.: Explosives and Blasting Procedures Manual. U.S. Bureau of Mines. 1983. . FAVREAU, R. F., et al.: Exhaust Temperature - of Explosion as a Criterion for Predicting Fire Hazards Due to Different Blasting Explosives. CIMM. May 1986. -

-

-

FORD, M. y BONNEAU, M. D.: Developments in Cast '-. Blasting Using High Bulk Strength Explosives at Rietspruit Opencast Services. 17 th Annual Conference on Explosives and Blasting Technique. Las Vegas. Nevada. 1991. HAGAN, T. N.: Explosives and Initiating Devices. Aus- '-. tralian Mining, July 1981. HARRIES, G.: Explosives. AMF, 1977. HELTZEN, A. M., and KURE, K.: Blasting with ANFO/Po'Iystyrene Mixtures. SEE, 1982. LE COUTEUR, L.: Emulsion Slurry Explosives-The New Generation of Explosive Products. 4th Open Pit Operator Conference. 1982.

-

-

-

-

-

MAIRS, D. B., and TUPLlNG, R. V.: Application of Emul- "sion Explosives in Underground Mining. CIL. Inc. 1985. MANON, J. J.: Explosives: Ther Clasification and Characteristics. E/MJ. October 1976. Commercial Applications of Explosives. E/MJ. February "1977. MUIZ, E.: Apuntes de Explosivos. ETS. Ing. de Minas, 1986. RIOS, J.: Aplicacin de los Slurries al Arranque de Ro- "cas. C y E. Diciembre 1981. TUTTLE, C. E.: Small Diameter Slurries. Pit & Quarry, 1972. THORNLEY, G. M., and FUK, A. G.: Aluminized Blasting Agents. IRECO Chemicals. UNION ESPAOLA DE EXPLOSIVOS: Empleo del Riogel en Voladuras de Interior. Jornadas Tcnicas. "Explosivos y Accesorios. Emulsiones-Explosivas. Jornadas Tcnicas. Uso de los Riogeles Vertibles en Explotaciones a Cielo Abierto. Jornadas Tcnicas.

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