УКРАЇНІТ І ПАУЕРГЕЛЬ: ВИГАДКИ ТА РЕАЛЬНІСТЬ

Родерік КРИСІН, доктор технічних наук, професор Національного гірничого університету

Віталій КУПРІН, доктор хімічних наук, професор Українського державного хіміко-технологічного університету

Досі в засобах масової інформації точилася полеміка між кореспондентами щодо доцільності використання в Україні вітчизняних та імпортних емульсійних вибухових речовин (ВР). Вважаємо, що настав час висловитися з цього приводу фахівцям, які займаються розробкою саме емульсійних вибухових речовин. Автори цієї статті — творці емульсійної ВР україніт. У зв’язку з публікацією статті «Вибухова хвиля» («Дзеркало тижня» №17 (392) від 11 травня 2002 року), де, на наш погляд, вигадка змішана з реальністю, вважаємо за необхідне розглянути проблему з наукової, а не популістської позиції.

Насамперед автори згодні з твердженням опонентів щодо шкідливості тротилу. Понад те, О.Шубін наводить досить розлогу цитату з нашої статті спільно з керівництвом ВАТ ППП «Кривбасвибухпром», в якій розкрито основні вади тротиловмісних ВР. Стурбованість цією проблемою спонукала керівництво «Кривбасвибухпрому» шукати альтернативу тротилвмісним ВР для ведення вибухових робіт на відкритих розробках, а Дніпропетровську облдержадміністрацію — 26 листопада 1999 року прийняти «Цільову регіональну комплексну програму переходу гірничо-збагачувальних комбінатів на безтротилові екологічно чисті вибухові речовини».

Відповідно до цієї програми, було розроблено емульсійну вибухову речовину україніт-ПП (підвищеної потужності). На сьогодні на нерудних кар’єрах України завершено приймальні випробування україніту-ПП, технології його приготування і заряджання в свердловини з допомогою змішувально-зарядних машин марки «Акватол». І, до речі, не російських, як підкреслює О.Шубін, а ще радянських. На такому устаткуванні працює вся промисловість України.

На рудних кар’єрах завершено попередні промислові випробування україніту й подано документи для отримання дозволу на проведення приймальних випробувань. Усього за період випробувань підірвано понад 300 тонн україніту. У зв’язку з завершенням випробувань доречно навести деякі висновки з актів комісій.

Приміром, комісії з випробувань україніту на рудних кар’єрах:

«Відцентровий насос, який подає ВР у свердловини, встановлений на дозаторах змішувально-зарядної машини ЗЗМ «Акватол 1У», дозволяє перекачувати ЕВР україніт-ПП... Продуктивність насоса подачі ВР становила 600 кг/хв».

1. «ЕВР цілком вивантажується з бункера і дозатора змішувально-зарядної машини (ЗЗМ)».

2. «Енергетичні характеристики ЕВР україніт-ПП дозволяють використовувати його для роздрібнення гірських порід будь-якої міцності».

Висновок комісії з проведення приймальних випробувань україніту-ПП на нерудних кар’єрах такий:

1. «Змішувально-зарядні машини «Акватол 1У» і «Акватол-3» придатні для приготування ЕВР україніт-ПП і заряджання його в свердловини».

2. «ЕВР україніт-ПП повністю вивантажується з бункера і дозатора змішувально-зарядних машин».

3. «Енергетичні характеристики ЕВР україніт-ПП дозволяють використовувати його для роздрібнення гірничих порід будь-якої міцності й обводненості».

Наведені уривки з актів комісій із широким представництвом від кар’єрів, вибухпромів, інститутів з безпеки, Держнаглядохоронпраці свідчать про те, що, попри розмаїтий склад комісій, висновки практично ідентичні.

Таким чином, твердження О.Шубіна, що «після закінчення зарядки в машинах залишається багато неврахованої ВР» і що «випробувань на допуск до приготування і заряджання україніту, як того вимагають «Єдині правила безпеки при вибухових роботах», не було», не відповідають дійсності, тому що всі дозволи на випробування видавалися Держнаглядохоронпраці відповідно до «Єдиних правил безпеки при вибухових роботах».

О.Шубін пише, що в Росії «нікому на думку не спаде використовувати для зарядки власні «Акватоли». Це справді так, оскільки в Росії немає емульсійної вибухової речовини з такими властивостями, які б дозволили використовувати наявну високопродуктивну техніку, а не купувати її за кордоном. До речі, для своїх емульсійних ВР «пореміт» Росія створила типоряд власних машин, а не орієнтувалася на розробки компанії Tread. Крім того, у Росії ряд ГЗКів виявляють активну зацікавленість у застосуванні україніту та використанні наявних ЗЗМ «Акватол».

О.Шубін пише, що ЗЗМ «Акватол» морально і фізично застаріли й водночас стверджує, що на Криворізькому заводі гірничого устаткування готові випускати сучасні машини на базі автомобіля КрАЗ («Акватол 1У» також на базі КрАЗу) за наявних оснастки й кадрового складу колишнього рудоремонтного заводу. Крім палкого «бажання брати участь у проекті», треба мати технічні та технологічні можливості. Якщо ж ідеться лише про установку на шасі КрАЗу готового бункера, то такий випуск, як свідчить досвід автозаводів України та Росії, продукцію не здешевлює. Що виграє Україна? Якщо це будуть малотоннажні машини (10 тонн) то, приміром, ІнГЗКу для того, щоб зарядити протягом чотирьох днів 1000 тонн ВР, знадобиться не чотири ЗЗМ «Акватол-3» (вантажопідйомність 25 тонн), а десять. При цьому треба слід мати на увазі, що наявні ЗЗМ надійно працюють і забезпечують повністю виконання виробничої програми.

Крім того, пан Шубін, на наш погляд, не зовсім чітко подає технологію забезпечення ГЗКів матрицею україніту — емульсійною композицією (емульком). Вона, не будучи вибуховою речовиною, доставлятиметься залізничними цистернами й автоцистернами на накопичувальні пункти, які будуть розгорнуті на ІнГЗКі й у місцях, що прилягають до південної та північної групи ГЗКів у межах небезпечних зон кар’єрів. ЗЗМ переміщаються тільки у межах кар’єрів. Питається: чому ГЗКам і «Кривбасвибухпрому» треба відмовитися від великотоннажних, високопродуктивних, надійних і простих у роботі та обслуговуванні машин, які повністю забезпечують виконання виробничих завдань? Тому що на них, на відміну від імпортних малотоннажних і малопродуктивних, немає комп’ютерного керування чи тому, що фірма «Інтервибухпром» за кожну машину отримає 300 тис. дол. і встановить технологічний диктат на їх обслуговування та ремонт? А вона пропонує поставити 20 машин. Зрештою, будь-яка техніка має оцінюватися насамперед за продуктивністю, надійністю та безпекою.

Порівняємо за цими показниками наявні й запропоновані ЗВМ. «Акватоли» забезпечують продуктивність заряджання ЕЗР у свердловини 600 кг/хв, ЗЗМ компанії Tread — 300-350 кг/хв при заряджанні пауергелю. За двадцять років роботи у Кривбасі в ЗЗМ «Акватол» не виявлено серйозних недоліків у роботі та обслуговуванні. Факти, наведені у статті О.Шубіна, буцімто ВР проникала за обшивку, свідчать лише про низьку якість обслуговування машин окремими працівниками. Про експлуатаційні можливості ЗЗМ компанії Tread судять поки що тільки зі слів, газетних публікацій та рекламних проспектів. Власного досвіду немає.

Ми розуміємо, що надалі потрібно переходити на більш досконалу й продуктивну зарядну техніку. Та це мають бути зарядні машини, які відповідають вимогам вітчизняних гірничих підприємств, а не призначені для заряджання пауергелю, який за багатьма параметрами не підходить для гірничогеологічних умов рудних кар’єрів України.

Оцінимо професійно властивості запропонованої нам емульсійної ВР пауергель. В усіх публікаціях робиться акцент на його екологічній безпеці (про це поговоримо пізніше) й замовчуються енергетичні властивості. Чому для ГЗКів Кривбасу це важливо? Тому що розробляють вони дуже міцні гірські породи, які не всі вибухові речовини можуть роздрібнити до економічно доцільного стану. Чому на ГЗКах не використовується найдешевша вітчизняна ВР ігданіт (суміш 95% аміачної селітри і 5% нафтопродукту)? Тому що при такому рецептурному складі ігданіт має максимальну теплоту вибуху (еквівалент потужності ВР) 3500 кДж/кг.

Пауергель, який має у своєму складі 80% аміачної селітри, 15% води і близько 5% нафтопродукту, забезпечує енергію вибуху не більше 3000 кДж/кг. Так, він водостійкий, порівняно з ігданітом. Та енергетика? При застосуванні пауергелю з такою енергетикою доведеться згущати сітку свердловин, щоб впливати вибухом на менший обсяг породи. Якщо на ІнГЗКі зменшити відстань між свердловинами хоча б на 1 метр (не 6х6 м, а 5х5 м, хоча і цього буде не досить), то на 1000 тонн ВР доведеться додатково бурити 250 свердловин. Максимальний місячний обсяг споживаної ВР у кар’єрі становить 2000 тонн. Отже, знадобиться додатково 500 свердловин. Якщо при звуженні сітки свердловин буде забезпечена рівність питомих витрат ВР при висадженні пауергелем і застосовуваними ВР, то витрати від буріння додаткових свердловин — чисті збитки.

Що ж до україніту, то він має енергетику 4100—4400 кДж/кг і, як сказано вище, може руйнувати породи будь-якої міцності. При проведенні випробувань на кар’єрі Інгулецького ГЗКу був зроблений вибух із розширеною (7х7 м) сіткою свердловин за рівності питомих витрат ВР на експериментальній і контрольній ділянках. Отримано високу якість роздрібнення, виходу негабариту не було, перевищень оцінок підошви уступу не було. Цей вибух підтвердив можливість розширення сітки свердловин. При сітці 7х7 м на обсяг ВР у 1000 тонн економія на бурінні становить 250 свердловин. Це вже досягнуті результати, а щодо пауергелю ще не відомо, чи буде досягнута рівність питомої витрати при сітці 5х5 м. Може, доведеться ще більш згущати сітку свердловин.

Характерна особливість міркувань про пауергель — відсутність даних про його застосування в будь-яких гірничогеологічних умовах. Аргумент на його користь один — фірма «Оріка» є світовим лідером з виробництва пауергелю, отже, кращого нічого немає. Чи це так? Проаналізуємо пауергель із позицій безпеки, у тому числі й екологічної.

Насамперед оцінимо токсичність компонентів, які входять до його складу. Аміачна селітра, нафтопродукт із емульгатором — речовини (за Держстандартом) помірковано небезпечні, нітрит натрію — речовина небезпечна. Його ПДК становить 0,05мг/м3. Тіосечовина (NH2)2CS містить у своєму складі сірку, що не виключає утворення оксидів сірки. Роданід натрію (натрію тіоціонат) — NaSCN — при температурі понад 307°С розкладається на ціанистий натрій (отрута) і сульфід натрію, а у водному розчині може гідролізувати до синильної кислоти HCN (сильна отрута).

Нітрит натрію в нейтральних і слабко кислих середовищах відновляється до оксиду азоту, а не до молекулярного азоту. Навіть якщо оксиди сірки, азоту, ціанід натрію і синильної кислоти будуть у незначній концентрації, а нітрит натрію й оцтової кислоти не потраплять на шкірні покрови людей, говорити про екологічну чистоту цієї вибухової речовини не хочеться. А подається ця ВР громадськості як сертифікований закордонною експертизою екологічно чистий продукт.

Україніт-ПП складається з аміачної і кальцієвої селітр (72%), сенсибілізатора (феросиліцій або кремній чи їх суміші) — 7%, емульгатора з нафтопродуктом — 8% і води — 13%. Такий рецептурний склад має лише україніт і тим відрізняється від відомих світових аналогів, що як сенсибілізатори використовують або дорогі мікросфери, або шкідливий нітрит натрію. Україніт цікавий не тільки своєю назвою, ми її вважаємо цілком вдалим, тому що це єдина ЕВР, яка не містить у своєму складі аеруючого агента. Використання в суміші з емулькомом як сенсибілізатора феросиліцію не лише дозволило підвищити потужність ЕВР і безпеку, а й знизило собівартість, порівняно із сенсибілізатором у вигляді мікосфер. При цьому україніт-ПП досить рухливий, що дозволило використовувати без переробок наявні ЗЗМ «Акватол» для заряджання його в свердловини з продуктивністю 600 кг/хв і забезпечило повне спорожнення бункера й дозатора.

Попри наявність 13% води, запровадження високоенергетичних сенсибілізаторів і підвищення вмісту нафтопродукту забезпечує теплоту вибуху 4100 — 4400 кДж/кг. Всі компоненти, які входять у рецептуру, належать до більш низьких класів небезпеки (речовини помірковано небезпечні й мало небезпечні). Рецептура україніту-ПП із феросиліцієм збалансована таким чином, що в продуктах вибуху міститься мінімальна кількість шкідливих газів. При хімічних реакціях у зоні вибуху широко використовується ефект взаємної нейтралізації продуктів розпаду.

При цьому силікати, що утворюються, і карбонати кальцію є центрами конденсації водяної пари, що забезпечує ефект швидкого пилеподавлення у хмарі вибуху і його осідання в межах кар’єру.

У «Висновку про екологічну безпеку емульсійної вибухової речовини «україніт» Інституту проблем природокористування та екології НАН України зазначається: «Україніт із усіх застосовуваних в Україні вибухових речовин найбільш екологічно безпечний».

Україніт, як і будь-яка інша емульсійна ВР, водостійкий. Тонка плівка нафтопродукту надійно ізолює краплю окислювача й не пропускає воду.

Тепер розглянемо, що являють собою компоненти україніту-ПП, і оцінимо їх з позицій дефіцитності. Як уже зазначалося, аміачну селітру виготовляють в Україні кілька заводів. Кальцієву селітру виробляє державне підприємство «Екоантилед» (Дніпродзержинськ). Там само буде розгорнуто виробництво емульгатора (проект розроблений). При цьому для виготовлення україніту цілком достатньо тієї чистоти продуктів, яку забезпечують заводи-постачальники. Феросиліцій виробляє Запорізький завод феросплавів. Кремній виробляє Запорізький алюмінієвий комбінат. Таким чином, нічого імпортувати не потрібно.

Тепер розглянемо економічні та соціальні аспекти, які виникають при застосуванні пауергелю й україніту.

За даними «Інтервибухпрому», собівартість пауергелю декларується в межах 210—290 дол. за тонну. Чому такі різні ціни? Чи не тому, що 210 дол. за тонну — це демпінгова ціна на стадії входження в ринок. Отже, 290 дол. — цифра більш реальна, з урахуванням собівартості компонентів.

До того ж, у цю ціну не входять витрати на устаткування. Якщо фірма «Оріка» захопить в Україні ринок виробництва ВР, то до цієї суми неминуче додадуться амортизаційні відрахування від поставки заводу з виробництва емульсії. ГЗКам доведеться платити за лізинг ЗЗМ, їх профілактику, обслуговування і ремонт. У яку суму це виллється, знає тільки фірма «Оріка».

Розчулено повідомляється, що при використанні пауергелю 60% акцій належатиме Україні. Невже?! Вони, швидше за все, належатимуть підприємству зі 100-відсотковими іноземними інвестиціями «Інтервибухпром», а, по суті, фірмі «Оріка». Фірма «Оріка» поставить своє устаткування для виготовлення емульсії та змішувально-зарядні машини для виготовлення і заряджання в свердловини пауергелю. При цьому кажуть, що, крім емульгатора, інші компоненти будуть вітчизняного виробництва. Основний із них — аміачна селітра. В Україні її виробляють черкаський, горлівський і сєверодонецький та рівненский хімічні заводи. При цьому, попри наявний Держстандарт на аміачну селітру, якість її різна. Зарубіжні фірми, і в тому числі «Оріка», не втомлюються повторювати, що для приготування емульсії мають використовуватися лише чисті компоненти. Це дає підставу для виробництва вітчизняних продуктів та імпорту компонентів. Поставляючи свої змішувально-зарядні машини, фірма «Оріка», природно, поставлятиме до них і свої запасні частини. При цьому здійснюватиметься суворий контроль за дотриманням технологій як виготовлення самої ВР, так і заряджання її в свердловини. Причин для ввезення компонентів буде достатньо.

Таким чином, гірничі підприємства стануть заручниками іноземної фірми. Після захоплення ринку вона перейде від демпінгових цін, які пропонуються на стадії входження в ринок, до цін, які дозволять компенсувати всі витрати початкового етапу. До всього слід додати, що американська фірма захопить ключові позиції в голові технологічного процесу видобутку сирої руди і наступного її переділу. В якому становищі можуть опинитися металургійні підприємства, залишається тільки гадати.

Які ж економічні та соціальні аспекти застосування україніту? На стадії випробувань собівартість україніту-ПП становила 300—310 дол. за тонну. Не 380, як пише О.Шубін. При цьому незначні разові обсяги приготування емулькому (близько 50 тонн) істотно підвищували його собівартість. При переході на масове виготовлення емулькому собівартість україніту не перевищить 280 дол. за тонну. Крім того, є можливість істотного зниження ціни за рахунок застосування при виготовленні емулькому плавів аміачної (95%) і кальцієвої (70%) селітр. Це дозволить виключити енерговитрати на грануляцію і наступне розчинення (як відбувається нині). Такі можливості має тільки ДП «Екоантилед», володіючи необхідним для цього устаткуванням. При роботі на плавах ціна україніту може знизитися до 240—250 дол.

Подальше зниження собівартості україніту-ПП можливе за рахунок переходу на суміші емулькому феросиліцію і гранульованої аміачної селітри (звичайної, а не пористої, якої немає в Україні). Заміна 25% емулькому дешевою аміачною селітрою дозволить знизити собівартість україніту ще на 15—20 дол. Така суміш випробовувалася на ІнГЗКі в грудні 2000 року. Було висаджено 10 тонн такої ВР у породах міцністю 18—20 за шкалою М.М.Протод’яконова. Отримано високу якість роздрібнення з великим відкиненням породи від забою.

Водночас цей експеримент показав, що заряджання високов’язкого складу з допомогою ЗЗМ «Акватол» призводить до втрати продуктивності машини до 250 кг/хв, перегріву двигунів і насосів, поганого вивантаження решток ВР із бункера та дозатора. О.Шубін, на наш погляд, помилково приписав погане вивантаження україніту-ПП. Застосування «важких» ЕВР пов’язане з використанням спеціальних ЗЗМ, які під такі ЕВР будуть розроблені в Україні, що краще, або заявлені за рубежем.

Тепер про інвестиції в проект україніту. ЗАТ «Турбуд-Україна» — національна комерційна фірма. ЗАТ «Турбуд-Україна» фінансує науково-дослідні й проектно-конструкторські роботи. Вкладає кошти в реконструкцію діючого на ІнГЗКі комплексу приготування окислювача під випуск емулькому. Комплекс експлуатується ВАТ ППП «Кривбасвибухпром». Як і будь-яке інше комерційне підприємство, ЗАТ «Турбуд-Україна» має одержувати свою частку прибутку, але якийсь диктат і монополізм тут виключений, оскільки в проекті беруть участь із взаємною вигодою як державні підприємства, так і комерційна фірма. При цьому з’являться додаткові робочі місця.

«Екоантилед» — держпідприємство і веде реконструкцію своїх потужностей за власний кошт. Приготовлений емульком поставлятиметься на накопичувальні пункти північної та південної груп кар’єрів і на ІнГЗК. Їм вибирати, звідки отримувати емульком — із ДП «Екоантилед» чи з комплексу «Інгулецький». «Кривбасвибухпром» при цьому лише виконує вибухові роботи. Також слід мати на увазі, що в цей загальний комплекс входять і підприємства України з виробництва аміачної та кальцієвої селітр, емульгатора, феросиліцію, вибухових засобів, а також транспортники. В усьому цьому виробничому конгломераті немає монополістів, і це сприятиме здоровій конкуренції, що і є рушійною силою технічного прогресу. Отже, пане Шубін, наша розробка ближча до реалізації, всебічно апробована, і не вона може перетворитися на дорогі експерименти, а програма з пауергелем, якого поки що підірвали в Україні аж два кілограми.