CN101328099A

CN101328099A - 凝胶型乳化炸药及其制备方法

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Publication number: CN101328099A
Application number: CNA2008100587867A
Authority: CN
Inventors: 耿一平
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-08-04
Filing date: 2008-08-04
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2028-08-04
Also published as: CN101328099B

Abstract

一种凝胶型乳化炸药及其制备方法，炸药组分为按硝酸铵75％～86％、乳化剂－复合脂4％～7％、晶型改性剂0.5％～4％，余量为水配制成，在其中加入3％－7％的消焰剂可制成不同型号的煤炭许用型产品；制备时将硝酸铵、晶型改性剂、水、消焰剂混合后加热熔化形成氧化剂水溶液为水相溶液，乳化剂－复合脂加热形成可燃剂溶液为油相溶液，水相溶液与油相溶液通过准确计量后泵入开放式乳化器乳化，再通过带式设备进入低速混拌设备敏化为成品，该产品爆炸能量得到最大限度释放，密度可达1.4g/cm³，爆力可达360ml，爆速可达6500m/s。

Description

凝胶型乳化炸药及其制备方法

技术领域

本发明属于一种炸药及其制备方法，特别指的是乳化炸药及其制备方法。

技术背景

乳化炸药在国外发达国家应用比较广泛也比较早，但由于矿山开采方式的特殊性，多采用露天大直径爆破开采方式，乳化炸药的爆轰感度较低，基本是没有雷管感度的产品，乳化基质的黏度较低，适应于泵送，大部分是现场罐装，炮孔成药，成品没有经过包装成型，它的优点是安全、稳定。国内乳化炸药由于特殊的地质条件和特定的开采方式作业多使用包装好的产品，要求产品爆轰感度较高，能够被8号工业雷管稳定起爆，由于产品的生产与使用之间存在许多环节，要求产品有一定的保质期，而且在整个流通使用环节对于包装规格的使用要求比较多，这就要求产品的成型好，能够包装成为不同的规格型号，国内的乳化炸药适应于不同的爆破环境要求，目前，国内乳化炸药基本能够满足不同爆破环境要求。但国内乳化炸药所使用的乳化剂及外相材料比较单一，产品在爆破能量释放、产品形态及加工工艺方面存在许多缺陷，由于产品功能及成本条件的限制，目前在乳化炸药里使用的乳化剂主要有两类，一类是高分子的分散剂T-152、T-155等产品，这类乳化剂生产的产品稳定性好，储存时间长，药态成型好，硬度大，方便产品的周转及用户使用，但这类产品存在以下两个缺点：一是这类分散剂本身不具备全面的乳化功能，要形成稳定的乳胶体必须添加一些促进乳化及稳定的物质，在产品加工过程中需要较高的剪切力；二是这类分散剂形成的胶体硬度大，韧性差，对制药、装药设备提出较高的要求。另一类是低分子的脂肪酸脂：木糖醇油酸脂，山梨醇油酸脂。这类乳化剂生产的产品为了保证产品的稳定性，一般要增加成本，降低能量的释放来满足产品储存期的要求，另外产品黏度低，在包装、运输、使用过程中容易变形。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决以上不足的凝胶型乳化炸药及其制备方法，该产品爆炸能量得到最大限度释放，密度可达1.4g/cm³，爆力可达360ml，爆速可达6500m/s。其制备工艺简单，对人体及环境无危害。

本发明的目的通过以下技术方案实现：炸药组分按质量百分比为硝酸铵75％～86％、乳化剂-复合脂4％～7％、晶型改性剂0.5％～4％，消焰剂3％～7％，余量为水，制成不同型号的煤炭许用型产品，各组分含量百分数之和等于100％。

所述的乳化剂-复合脂组合物为高碳醇单酸酯、高碳醇倍半酸酯、瓜耳胶、高碳醇聚酸酯、液态油性基质及胶凝剂、高分子聚合树脂中的一种或是它们的混合物。

所述的消焰剂为氯化钾、氯化胺或氯化钠中的一种或是它们的混合物。

所述的晶型改性剂为硝酸钠、十八烷胺硝酸盐、醋酸盐、NNO、十二烷基硫酸钠中的一种或是它们的混合物。

如上述的凝胶型乳化炸药的制备方法，其特征在于步骤如下：

a.按比例将硝酸铵、晶型改性剂、水、消焰剂混合后加热熔化形成氧化剂水溶液为水相，在90～120℃下保温备用；

b.乳化剂-复合脂加热形成可燃剂溶液为油相，在90～110℃保温备用；

c.水相溶液和油相溶液过滤后经过计量泵连续送入开放式乳化器乳化，其中水相计量用电磁流量计，油相计量用质量流量计，计量精度控制在2‰内；

d.将油相与水相按质量比为5～6∶94～95比例混合后进入敞开式连续乳化器乳化，经过乳化形成90～110℃的凝胶体，接着用带式设备输送对凝胶体进行冷却，当凝胶体温度达到45℃～55℃时连续输送到敏化机里进行敏化，检验合格后装药、包装。

所述的乳化器在常压下工作，乳化过程为敞开自流状态，动静齿间隙为2～4mm，6t/h产量的乳化器功率不超过10kw/h。

所述的凝胶体的冷却采用带式设备输送，冷却介质是处理过的水或空气，也可以是两种介质同时使用。

所述的凝胶体的敏化设备为敞开式设备，转速为35～45r/min，敏化时的敏化剂以亚硝酸钠为基料，氧化剂以复合盐为主，敏化时间不超过2分钟。

本发明所采用的上述技术方案可达到以下效果：

(1)制备过程安全可靠。本发明对乳化炸药制备的乳化、冷却、敏化设备进行过研究，这些设备实现“敞开”、“低速”的特点，使得生产线本质安全程度得到最大限度的提高。

(2)配方设计合理。本发明炸药四至五种组分，由于特殊乳化剂-复合脂的加入使得配方设计更加科学合理，组分能量得到最大限度的释放，产品在做功过程中几乎不产生有害气体。

(3)炸药形态好。由于在炸药中引入液态油性基质胶凝剂及高分子聚合树脂使得产品的形态结合了水胶炸药及乳化炸药的优点，在加工过程中降低了乳化、装药等过程的难度，凝胶化的成品硬度、弹性适中，适合不同爆破条件的要求。

(4)产品成本较低。配方设计将原材料组分变得简单，各组分的搭配更加经济，各组分原材料来源广泛，货源充足，生产工艺简洁，便于控制，生产线占地面积小，易于实现连续化，自动化生产，生产成本及能耗较低，几乎无三废污染、无需增加三废处理装置及相关费用。

(5)综合爆破效果优良。配方设计的氧平衡接近零氧平衡，加入的添加剂及采用特殊的加工工艺可提高氧化剂与可燃剂的混合度，达到激活其爆轰感度的目的，使这个系统的化学反应更趋于理想化，最大限度地提高反应的放热性及爆轰反应速度。产品爆炸能量得到最大限度释放，密度可达1.4g/cm³，作功能力可达360ml，爆速可达6500m/s。下表是本发明与其它炸药性能指标的对比：

产品品种指标情况	凝胶型乳化炸药	2号岩石乳化炸药	2号岩石粉状铵梯炸药
产品品种指标情况	凝胶型乳化炸药	2号岩石乳化炸药	2号岩石粉状铵梯炸药	密度(g/cm³)	1.15～1.40	1-1.3	0.95～1.05
临界直径	14	18	16	密度(g/cm³)	1.15～1.40	1-1.3	0.95～1.05
临界直径	14	18	16	殉爆距离(cm)	5～10	≥3	≥5
爆速(m/s)	4500～6500	≥3200	≥3200	殉爆距离(cm)	5～10	≥3	≥5
爆速(m/s)	4500～6500	≥3200	≥3200	猛度(mm)	16～22	≥12	≥12
作功能力(ml)	320～360	≥260	≥320	猛度(mm)	16～22	≥12	≥12
作功能力(ml)	320～360	≥260	≥320	抗水性	良好	好	差
贮存稳定性	≥6个月	≥6个月	≥6个月	抗水性	良好	好	差

具体实施方式

实施例1

分水相、油相按质量百分比准备原材料，水相配比为：硝酸铵78％、晶型改性剂2％，水10％，氯化钠4％；油相为乳化剂-复合脂6％，水相加热溶化保温在90～120℃备用，油相加热溶化保温在90～110℃备用。两种溶液过滤后经过计量泵连续送入开放式乳化器乳化；在这个环节计量、配料显得相当关键，水相计量一般用电磁流量计，油相计量一般用质量流量计，计量精度要求控制在2‰内，油相与水相的质量比为5∶95。符合比例的水相与油相经过特制的管道混合器进入敞开式连续乳化器乳化，乳化器在常压下工作，乳化过程为敞开自流状态，动静齿间隙为2～4mm，6t/h产量的乳化器功率不超过10kw/h。经过正常乳化的水相、油相变成金黄色凝胶体，此时的凝胶体温度在100℃左右，接着对凝胶体进行冷却。凝胶体的冷却采用带式设备输送，冷却介质可以是处理过的水或空气，也可以是两种介质同时使用。随着凝胶体温度的降低，颜色逐渐变浅，黏度也逐渐变大，当胶体温度达到45℃～55℃时连续输送到敏化机里进行敏化。敏化设备为敞开式设备，转速为35～45r/min，敏化时的敏化剂以亚硝酸钠为基料，氧化剂以复合盐为主，敏化时间不超过2分钟。敏化机敏化后的胶体应体现以下特点：颜色变灰白色，密度将降低15％左右。检验合格后装药、包装。产品性能指标为，密度1.20g/cm³、殉爆距离6cm、爆速5187m/s、猛度19mm、作功能力312ml、抗水性强、贮存时间6个月。

实施例2

水相、油相按质量百分比准备原材料，水相配比为硝酸铵80％、晶型改性剂0.5％、水8％、氯化钾6％；油相为乳化剂-复合脂5.5％，水相加热溶化保温在95～125℃备用，油相加热溶化保温在90～110℃备用。两种溶液过滤后经过计量泵连续送入开放式乳化器乳化；在这个环节计量、配料显得相当关键，水相计量一般用电磁流量计，油相计量一般用质量流量计，计量精度要求控制在2‰内，油相与水相的质量比为5.5∶94.5。符合比例的水相与油相经过特制的管道混合器进入敞开式连续乳化器乳化，乳化器在常压下工作，乳化过程为敞开自流状态，动静齿间隙为2～4mm，6t/h产量的乳化器功率不超过10kw/h。经过正常乳化的水相、油相变成金黄色凝胶体，此时的凝胶体温度在100℃左右，接着对凝胶体进行冷却。凝胶体的冷却采用“带式”设备输送，冷却介质可以是处理过的水或空气，也可以是两种介质同时使用。随着凝胶体温度的降低，颜色逐渐变浅，黏度也逐渐变大。当胶体温度达到45℃～55℃时连续输送到敏化机里进行敏化。敏化设备为敞开式设备，转速为35～45r/min，敏化时的敏化剂以亚硝酸钠为基料，氧化剂以复合盐为主，敏化时间不超过2分钟。敏化机敏化后的胶体应体现以下特点，颜色变灰白色，密度将降低14％左右。检验合格后装药、包装。产品性能指标为，密度1.25g/cm³、殉爆距离9cm、爆速6450m/s、猛度19mm、作功能力342ml、抗水性强、贮存时间8个月。

实施例3

水相、油相按质量百分比准备原材料，水相配比为硝酸铵75％、晶型改性剂4％、水12％、氯化胺3％；油相为乳化剂-复合脂6％，水相加热溶化保温在99～120℃备用，油相加热溶化保温在90～110℃备用。两种溶液过滤后经过计量泵连续送入开放式乳化器乳化；在这个环节计量、配料显得相当关键，水相计量一般用电磁流量计，油相计量一般用质量流量计，计量精度要求控制在2‰内，油相与水相的质量比为6∶94。符合比例的水相与油相经过特制的管道混合器进入敞开式连续乳化器乳化，乳化器在常压下工作，乳化过程为敞开自流状态，动静齿间隙为2～4mm，6t/h产量的乳化器功率不超过10kw/h。经过正常乳化的水相、油相变成金黄色凝胶体，此时的凝胶体温度在100℃左右，接着对凝胶体进行冷却。凝胶体的冷却采用“带式”设备输送，冷却介质可以是处理过的水或空气，也可以是两种介质同时使用。随着凝胶体温度的降低，颜色逐渐变浅，黏度也逐渐变大。当胶体温度达到45℃～55℃时连续输送到敏化机里进行敏化。敏化设备为敞开式设备，转速为35～45r/min，敏化时的敏化剂以亚硝酸钠为基料，氧化剂以复合盐为主，敏化时间不超过2分钟。敏化机敏化后的胶体应体现以下特点，颜色变灰白色，密度将降低5％左右。检验合格后装药、包装。产品性能指标为，密度1.35g/cm³、殉爆距离5cm、爆速6500m/s(直径70mm药卷)、猛度17mm、作功能力352ml、抗水性强、贮存时间7个月。

Claims

1、一种凝胶型乳化炸药，其特征是炸药组分按质量百分比为硝酸铵75％～86％、乳化剂-复合脂4％～7％、晶型改性剂0.5％～4％，消焰剂3％～7％，余量为水，制成不同型号的煤炭许用型产品，各组分含量百分数之和等于100％。

2、按权利要求1所述的凝胶型乳化炸药，其特征在于：所述的乳化剂-复合脂组合物为高碳醇单酸酯、高碳醇倍半酸酯、瓜耳胶、高碳醇聚酸酯、液态油性基质及胶凝剂、高分子聚合树脂中的一种或是它们的混合物。

3、按权利要求1所述的凝胶型乳化炸药，其特征在于：所述的消焰剂为氯化钾、氯化胺或氯化钠中的一种或是它们的混合物。

4、按权利要求1所述的凝胶型乳化炸药，其特征在于：晶型改性剂为硝酸钠、十八烷胺硝酸盐、醋酸盐、NNO、十二烷基硫酸钠中的一种或是它们的混合物。

5、一种如权利要求1所述的凝胶型乳化炸药的制备方法，其特征在于：

a.按比例将硝酸铵、晶型改性剂、水、消焰剂混合后加热熔化形成氧化剂水溶液为水相溶液，在90～120℃下保温备用；

b.乳化剂-复合脂加热形成可燃剂溶液为油相溶液，在90～110℃保温备用；

6、按权利要求5所述的凝胶型乳化炸药的制备方法，其特征在于乳化器在常压下工作，乳化过程为敞开自流状态，动静齿间隙为2～4mm，6t/h产量的乳化器功率不超过10kw/h。

7、按权利要求5所述的凝胶型乳化炸药的制备方法，其特征在于凝胶体的冷却采用带式设备输送，冷却介质是处理过的水或空气，也可以是两种介质同时使用。

8、按权利要求5所述的凝胶型乳化炸药的制备方法，其特征在于凝胶体的敏化设备为敞开式设备，转速为35～45r/min，敏化时的敏化剂以亚硝酸钠为基料，氧化剂以复合盐为主，敏化时间不超过2分钟。