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Chapter IV
Mezclas Explosivas Comerciales (MEC)
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Mezclas Explosivas Comerciales (MEC)
Introduccin
Como se sabe para llevar a cabo la voladura de rocas, se
necesita:
Diseo de las mallas de perforacin y voladura Usandomodelos matemticos tanto para minera (open pit comosubterrnea), ingeniera civil, prospeccin ssmica, etc.
Accesorios de voladura
Mezclas explosivas comerciales (MEC)
Carguio de las MEC dentro de los taladros
Conexiones
Calculo y diseo de la secuencia de salida
Iniciacin.
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Definicin.
Son las mezclas compuestas por oxidantes ycombustibles.
Entre los oxidantes mas usados se tienen lossiguientes: AN, SN, Al, CO3Ca, etc.
Entre los combustibles, se pueden mencionar los
siguientes: Petrleo, Al, C, propano, Nitro metano, gas,etc.
Para sensibilizar los ingredientes anteriormentemencionados generalmente se usan explosivos
intrnsicamente explosivos, tales como: NG, TNT, PETN,NC, acida de Pb, etc.
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Clasificacin general de las MEC.Bajos explosivos: Son las MEC que en su composicin nollevan ningn explosivo intrnsecamente explosivo y que
combustionan o deflagran pero no detonan. Ejemplo Plvoranegra (componente mecha seguridad)
Agentes de Voladura: Son las MEC que en su composicinno llevan ningn explosivo intrnsecamente explosivo y pero
que al mezclarse sus ingredientes se convierten en unexplosivo, as por ejemplo al mezclar el NO3NH+CH2 = AN/FO.
Un agente de voladura no es sensible a los fulminantes
comunes y para su iniciacin se requiere de un booster que
produzca un alta presin de detonacin.
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Altos explosivos: Son las MEC que en su composicin sillevan un explosivo intrnsecamente explosivo y que para su
iniciacin se requiere de un fulminante comn. Ejemplo la
dinamita
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Desarrollo Histrico de las MEC.
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Plvora Negra (C, S, NO3N2) 1300 1900.Nitrocelulosa (4C6N3H7O11) 1832
Nitroglicerina (4C3N3H5O9) 1846Dinamita (NG + Kieselghr) 1865Dinamitas Amoniacales y Gelatinosas 1875 1950.AN/FO 1940Slurries 1950
Slurries (Empacados) 1960.Al/AN/FO, 1968SAN/FO, Slurries (A granel) 1970Slurries para Dimetros pequeos 1972Emulsiones 1975Emulsiones para Dimetro pequeo yAN/FOs pesados (Heavy AN/FOs) 1980
AN/CO para Open Pit y Operacionesmineras Subterrneas August 2002
Agente de voladura para voladura controlada 2007
Desarrollo Historico de la MEC.
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Es una mezcla explosiva comercial granulada seca denitrato de potasio o nitrato de sodio 64%, azufre 18% y
carbn vegetal 18%. En primer lugar fue usada comopropulsora de caones, luego como material deflagrantede la mecha de seguridad. Se invento o descubri enChina en el siglo XIII.
Plvora Negra
Formula de la plvora negra: NO3K + C + S
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Fue inventada por Ascanio Sobrero, en 1846.- LaNITROGLICERINA o mas conocida como trinitrato deglicerino NO3CH2CHNO3CH2NO3, es un liquido incoloroa la temperatura ordinaria. La nitroglicerina se empleacomo ingrediente en la fabricacin de las dinamitas. Lanitroglicerina es un alto explosivo sensible al calor,
golpe y friccin, pero cuando esta en estado slido ycongelado es menos sensible que en el estado liquido;sin embargo, por ningn motivo debe sacudirse lanitroglicerina, sea cual fuere su estado; de ah la
dificultad para su manipuleo, transporte y almacenaje.Tiene una velocidad de detonacin que alcanza los 700m/seg.La reaccin qumica es:
4C3H5(NO3)3 12CO2 + 10H2O + 3N2 + O2 + Q3 Kcal/mol.
Nitroglicerina N. G
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Fue inventada porA lfred Nobel,
en 1865.- La dinamita es unnombre genrico que abarcaun gran numero de mezclasexplosivas comerciales; cuyo
ingrediente es un materialcarbonceo (aserrn demadera, harina, almidn,otros) que es sensibilizadopor la nitroglicerina y algunas
sales que proveen el oxigenocorrespondiente.
Dinamita
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Las dinamitas se clasifican en:
Dinamitas purasDinamitas gelatinosasDinamitas amoniacalesDinamitas gelatinosas amoniacales, etc.
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Ventajas Desventajas
Dinamitas
Su flexibilidad para su
formulacin y fabricacinSus altas velocidades dedetonacinBuena resistencia al aguaTrabajan muy biensoportando altaspresiones hidrostticasFuncionan a temperaturas
muy bajas.
Produce gases nocivos,por eso que en lospases desarrollados seha minimizado su uso.
Eleva los costos devoladura, etc.
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AN/FO
AL/AN/FO
SAN/FO
AN/CO
Slurries
Emulsiones y AN/FO pesados
Agentes devoladura.
Mezclas
explosivas de lanueva generacin:
Slurries de la 1era generacin
Slurries de la 2da generacin
Slurries de la 3era generacin
Tipos de las MEC.
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Ventajas Desventajas
Agentes de Voladura
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Ventajas Desventajas
Mezclas explosivas de la nueva generacin
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Fue descubierto por accidente en 1940. El AN/FO a
granel fue usado como agente de voladura seco en lasoperaciones mineras a tajo abierto y subterrneo.En las operaciones mineras donde no existe agua leobtienen buenos resultados en terminos defragmentacion.
AN/FO
La densidad esta comprendidaen el intervalo de 0.85 g/cc encada libre.
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Fue inventado por le Dr. Alan Bauer, en Marcona el12/12/68.- La adicin de aluminio a la mezclaexplosiva AN/FO, incrementa la energa entregada aldetonar dicho agente de voladura, pero no en formalineal en proporcin al porcentaje de AL.
El incremento de Al puede ser hasta un 25% a partirdel cual la energa no variara y luego comenzara adecaer.
AL/AN/FO
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Inventado Annimamente en la dcada del 70. Tienelas caractersticas, ventajas y desventajas del AN/FOy AL/AN/FO; esta constituido por oxidantes y
combustibles.
Los principales ingredientes son los siguientes: AN,SN, Al, C, etc., en diferentes proporciones, deacuerdo a las caractersticas fsico-mecnicas de la
roca donde.
S/AN/FO
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AN/CO
Fue inventado por Dr. Carlos Agreda, en agosto 2002.
Es un agente de voladura seco similar al AN/FO, pero lagran ventaja del AN/CO es que el costo por TM disparadaes mucho menor, con mejores resultados defragmentacin.
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Dentro de estas consideraciones se debe mencionar quees factible mezclar qumicamente al nitrato de amonio(NO3NH4) con el carbn (C).
La reaccin qumica exotrmica que toma lugar cuandodicha mezcla explosiva comercial esta balanceada enoxigeno OB 0, es la siguiente:
2NO3NH4 + C 4H2O+2N2+CO2+ Q3KCal/Kg
Se debe mencionar que para formular y elaborar el AN/CO, elcarbn del tipo antractico debe ser usado como combustible y
sensibilizador del NO3NH4.
El nombre comercial AN/CO proviene de los vocablos inglesesANMONIUM NITRATE: AN
COAL: COObtenindose como resultado: AN/CO.
Di t l t d t l d d AN/CO
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1.10m
0.30m
0.80m
Booster HDP 1/3 Lb.
575 Kg. AN/CO
Taco
Diagrama conceptual mostrando un taladro cargado con AN/COpara la ejecucin de un disparo primario.
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Fueron inventados por el Dr. Melvin Cook y Farnaman;en las minas de Sheverville-Labrador city Canada.- Sonexplosivos que contienen H2O, AN, TNT o Al, mas gomasgelatinosas o esperadoras.
Esta MEC proveen mayor seguridad, alta resistencia al
agua, y en el momento de su detonacin producen altaenerga para hacer trabajos de voladura de rocas.
Slurries
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Slurries de la primera generacin.- Composicin tpica deun slurry tipo alto explosivo (SHE), fueron las primerasmezclas comerciales de este tipo; y estas inicialmentefueron sensibilizadas por un alto explosivo como el
TNT y sus caractersticas principales son lassiguientes:
Son sensibles a los fulminantes N 8.
Son muy resistentes al agua.
Pueden ser aplicados en dimetros pequeos enlabores mineras subterrneas, etc.
Clasificacin de los slurries
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Su composicin tpica es:
Ingredientes (% W)TNT 25 %H2O 15 %AN 59 %
Espesador 1 %
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Slurries de la segunda generacin.- Composicin tpica deun slurry tipo agente de voladura (SBA). En este caso seusa al aluminio (Al) como sensibilizador y ninguno de sus
ingredientes son intrnsicamente explosivos. No sonsensibles al fulminante comn N 8 y para su iniciacinnecesitan de un booster que produzca una alta presin dedetonacin (P2).
su composicin tpica es como sigue:
Ingredientes (% W)AN 84.5 %H2O 13.5 %Al 1.0 %
Espesador 1.0 %
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Estas mezclas explosivas comerciales son las mas
modernas y su caracterstica principal es que usancomo sensibilizador al Nitrato de Mono-Metil-Amina(NMMA); y al igual que los slurries de la segundageneracin no contienen entre sus ingredientes a
ninguna sustancia explosiva propiamente dicha.
Slurries de la tercera generacin.
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Es una dispersin coloidal de una fase combustible (Fuel
Oil, wax) en una solucin salina (AN, SN, CaNO3, H2O);para impedir que se asienten al quedar en reposo, seagregan pequeas cantidades de agentes emulsificantes(monometilaminas, sulfuros y cidos sulfricos decadena larga o coloidales liofilicos).
Emulsiones
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Diagrama conceptual mostrando la composicin tpicade una emulsin.
Oxidante
Agua
Combustible
Emulsificante
Sensibilizador
Mezclado Emulsin
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El carguio a granel deemulsiones es directamenteal taladro en bancos de tajoabierto o canteras, tienecomo elemento mecnico
fundamental al caminmezclador-cargador, el cualcuenta con tolvas dediferentes capacidades paranitrato de amonio, emulsin,
aluminio en polvo y tanquede petrleo, con descargatanto por manguera como porbrazo sinfn, capaces dedosificar mezclas endiferentes formulaciones.
Carguo de emulsiones a granel
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ProcesingUnit
MixingUnit
Oxidizer
Water
Fue oil
Emulsifier
Sensitizer
Bulkemulsion
tank
Go to themine site
Formulacin convencional de las emulsiones
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BENCH TO BEBLASTED
CRESTTOE
Water
Detonatingcord
BoosterEmulsion
Blast holes
EmulsionLoadertruck
DewaterningPickup
Aplicaciones de las emulsiones
Sistema de carguio a granel mediante un
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Sistema de carguio a granel mediante un
camin fabrica
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Ventajas
Menor precio.Excelente resistencia al agua.Posibilidad de conseguirproductos con densidades
entre 1 y 1.45 g/cm
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.Elevadas velocidades dedetonacin, 4.000 a 5.000 m/s.con poco efecto del dimetrode encartuchado.Gran seguridad de fabricaciny manipulacin.Posibilidad de mecanizar lacarga y preparar los diferentes
agentes de voladura.
La alterabilidad porlas bajastemperaturas.
La contaminacindurante la carga si seutiliza a granel.El tiempo dealmacenamiento y losperiodos prolongadosde transporte.
Desventajas
Emulsiones
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Como se ha mencionado anteriormente, R.B. Clay fue elinvestigador que ha comienzos de la dcada del 80propuso el concepto fundamental para el desarrollode las nuevas mezclas explosivas comercialesllamadas AN/FOs pesados.
Clay, deca que el AN/FO en su composicin teniaaproximadamente 50% de aire de los cuales 30%estaba dentro de los grnulos del Nitrato de amonio
Y 70% entre los grnulos de este.
AN/FOs Pesados
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Con este concepto bsico de Clay se hadesarrollado en forma impresionantetoda la tecnologa acerca de los AN/FOs
pesados. Por otro lado, como susaplicaciones en el campo han dadobuenos resultados se prevee que elfuturo de los AN/Fos pesados es muypromisorio y expectante.
El aire que se encontraba dentro de los grnulos seaprovechaba para dar la sensibilidad; pero el aire que seencontraba entre ellos pasaba a ser un volumen
perdido, con una mezcla explosiva comercial de altadensidad y resistente al agua, la mezcla explosivacomercial resultante tendr mayor densidad y mayorresistencia al agua que el AN/FO con un costo adicionalmnimo.
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El AN/FO pesado puede ser definido como un explosivode la nueva generacin, y que esta compuesto por una
mezcla de emulsin y AN/FO.
Aprovechando los intersticios vacos de los prills delNO3NH4 del AN/FO. Dichos intersticios son rellenadoscon una emulsin matriz resultando el AN/FO pesado.
Definicin
Proporcin del AN/FO Pesado.
Como se comprender, hay una serie de composicionesdel AN/FO pesado; una de la mas usadas es la siguiente:
30% de Emulsin
70% de AN/FO
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Es la Mezcla Explosiva Comercial mas moderna y la
ltima que invento el Dr. Melvin Cook y su alumno R.Clay, a comienzos de la dcada del 80.
Es una MEC, mas barata que una emulsin y conmejores propiedades fsico-qumicas que el AN/FO.
Es muy resistente al H2O
Los parmetros de detonacin y explosin son muyadecuados para fracturar rocas muy competentes.
En el momento de su detonacin no genera gasesnocivos, etc., etc.
Caractersticas del AN/FO Pesado.
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Esta MEC puede ser usada tanto en minerasubterrnea como superficial, ya sea encartuchada oa granel.
Se obtiene muy buena fragmentacin aun costomnimo en US$/TM disparada, etc.
Aplicaciones.
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Prills AN/FO
Intersticios
relleno de unaemulsin matriz
30% Emulsin70% AN/FO
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HEAVY ANFO = ANFO + EMULSION
PRILLS DE ANFO CAMION MEZCLADOR
El ANFO pesado, que es una mezcla de emulsin baseen ANFO, abre una nueva perspectiva en el campo de losexplosivos
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Algunas pruebas a las que deben ser sometidas las MEC
Introduccin
Las MEC que se usan en las operaciones mineras devoladura de rocas tanto en minera subterrnea comosuperficial a nivel mundial, son las siguientes.
Pruebas para laDinamita
Simpata
Impacto
Fuego,Densidad etc.
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Simpata
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B
= 1
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Densidad
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Pruebas para los agentes de voladura
AN/FO
El AN/FO debe ser sometido a las pruebas de:
Absorcin y Retencin del petrleo.
En esta prueba se trata de demostrar si el AN usado
para la formulacin del AN/FO cumple con todas lasespecificaciones exigidas entre ellas buenaabsorcin y retensin de petrleo.
Si la proporcin cuando de formulo el AN/FO fue laadecuada.
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Por seguridad y por regulaciones a nivel mundialtodas las MEC deben pasar pruebas de control decalidad, tales como:
Absorcin y retencin de petrleo
Densidad
Mnimo booster
VOD, etc.
Diagrama conceptual mostrando el carguio, conexiones y la
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secuencia de salida de una operacin de voladura tpica paraminera open pit.
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Quien asume una meta que no es la suya, esta comprandosu propia infelicidad
Dr. Carlos Agreda T.
Profesor
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