CN101555183B

CN101555183B - 颗粒状乳化炸药及其制造方法

Info

Publication number: CN101555183B
Application number: CN2009100848927A
Authority: CN
Inventors: 李国仲; 马平; 康廷璋; 王尹军; 张静
Original assignee: Bgrimm Explosives & Blasting Technology Ltd; Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Current assignee: Bgrimm Explosives & Blasting Technology Ltd; Beijing General Research Institute of Mining and Metallurgy
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-05-26
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: CN101555183A

Abstract

本发明提供了一种颗粒状乳化炸药及其制造方法。该颗粒状乳化炸药按质量含量包含87％～93％的氧化剂、2％～5％的水、1.5％～3.5％的乳化剂和2.5％～6.5％的燃料，其中，氧化剂是硝酸铵或者是硝酸钠、硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁中的至少一种与硝酸铵的混合物，乳化剂是失水山梨醇单油酸酯或者是失水山梨醇单油酸酯与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物，燃料是松香、石蜡、地蜡、沥青、硬脂酸中的至少一种，该炸药的制造方法包括以下步骤：(a)在加热的条件下混合氧化剂与水，形成水相材料；将燃料和乳化剂混合后加热熔化，形成油相材料；(b)经加热乳化使水相材料和油相材料形成油包水型的乳胶基质；(c)使乳胶基质冷却固化，得到脆性固体；(d)将脆性固体粉碎成颗粒状乳化炸药。

Description

颗粒状乳化炸药及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种工业炸药及其制造方法，更具体地讲，涉及一种颗粒状乳化炸药及其制造方法。

背景技术

民爆行业使用的炸药主要包括铵梯炸药、铵油炸药、粉状乳化炸药。铵梯炸药含有毒成分，对人体有害，且成本较高；铵油炸药生产效率低，炸药产品易吸湿、结块，储存性能和抗水性能差；粉状乳化炸药是一种高性能的工业炸药，通过乳化的方式将氧化剂水溶液与可燃剂油相制成乳胶，采用气流喷雾制粉、气流干燥、收尘、降温技术制成粉状炸药产品，其基建投资大、生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种颗粒状乳化炸药，以解决现有技术中存在的上述问题中的一个或多个。本发明的另一个目的是提供一种该颗粒状乳化炸药的制造方法。

根据本发明的颗粒状乳化炸药按质量含量包含87％～93％的氧化剂、2％～5％的水、1.5％～3.5％的乳化剂和2.5％～6.5％的燃料，其中，氧化剂是硝酸铵或者是硝酸钠、硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁中的至少一种与硝酸铵的混合物，乳化剂是失水山梨醇单油酸酯或者是失水山梨醇单油酸酯与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物，燃料是松香、石蜡、地蜡、沥青、硬脂酸中的至少一种。

该颗粒状乳化炸药还可包含质量含量不超过1％的有机添加物，有机添加物为甲基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。该颗粒状乳化炸药的粒度可为1.2mm～2.5mm。

根据本发明的上述颗粒状乳化炸药的制造方法包括以下步骤：(a)在加热的条件下混合氧化剂与水，形成水相材料；将燃料和乳化剂混合后加热熔化，形成油相材料；(b)经加热乳化使水相材料和油相材料形成油包水型的乳胶基质；(c)使乳胶基质冷却固化，得到脆性固体；(d)将脆性固体粉碎成颗粒状乳化炸药。

在形成水相材料的步骤中，可将氧化剂与水的混合物加热至120℃～150℃。在形成油相材料的步骤中，可将燃料和乳化剂的混合物加热至100℃～120℃熔化。可以在120℃～148℃的温度下进行乳化。

在粉碎脆性固体的步骤中，可首先通过挤压或碾压将脆性固体粗碎，然后通过磨机进行细碎，之后还包括筛分的步骤，从而得到粒度为1.2mm～2.5mm的颗粒状乳化炸药。

本发明的颗粒状乳化炸药及其制造方法具有如下优点：

(1)工艺流程简单，生产线无庞大体积设备，工程建设投资低；

(2)原料易得，无高耗能设备，生产成本低；

(3)不采用空气处理技术，没有旋风分离及雨淋工序，炸药收率为100％；

(4)乳胶基质出料之后在敞口条件下进行后续处理，杜绝传爆发生，生产安全可靠；

(5)炸药储存稳定性佳，储存期内无硬化结块现象；

(6)产品的自然堆积密度较大，流散性好。

具体实施方式

本发明的颗粒状乳化炸药按质量含量包含87％～93％的氧化剂、2％～5％的水、1.5％～3.5％的乳化剂和2.5％～6.5％的燃料。氧化剂选择硝酸铵或者选择硝酸钠、硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁中的至少一种与硝酸铵的混合物；乳化剂是失水山梨醇单油酸酯(span-80)或者是span-80与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物；燃料是松香、石蜡、地蜡、沥青、硬脂酸中的至少一种。

可选地，颗粒状乳化炸药按质量含量包含87％～93％的氧化剂、2％～4％的水、2％～3％的乳化剂和3％～6％的燃料。在使用硝酸钠、硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁中的至少一种与硝酸铵的混合物作为氧化剂的情况下，作为基本组分的硝酸铵的质量含量不少于90％。在使用span-80与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物作为乳化剂的情况下，span-80的质量含量不少于20％。

本发明的颗粒状乳化炸药还可包含质量含量不超过1％的有机添加物，有机添加物为甲基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。

本发明的颗粒状乳化炸药的粒度可以不超过1mm。选择性地，本发明的颗粒状乳化炸药的粒度可以为1.2mm～2.5mm。

下面描述本发明的颗粒状乳化炸药的制造方法。

首先，单独制备水相材料和油相材料。可以在加热至120℃～150℃的条件下混合氧化剂与水来制备水相材料，优选地，在加热至125℃～130℃的条件下混合氧化剂与水制备水相材料。可以将燃料和乳化剂混合后加热至100℃～120℃熔化来制备油相材料。氧化剂、燃料和乳化剂如上所述。

选择性地，制备水相材料的步骤还包括加入质量含量不超过1％的有机添加物，有机添加物可以选择甲基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种。有机添加物的作用在于控制硝酸铵的晶粒发育，提高炸药的防潮、抗结块能力。

然后，经加热乳化使水相材料和油相材料形成具有油包水型微观结构的乳胶基质。可选择地，使用常压连续乳化器在120℃～148℃的温度下进行乳化形成乳胶基质，优选地，在120℃～130℃的温度下进行乳化。

之后，使乳胶基质冷却固化，得到脆性固体。可将乳胶基质均匀地平摊在金属输送带上，通过水冷、风冷的方式使乳胶基质冷却、硬化。具体地讲，采用金属输送带输送乳胶基质，在输送带前段下方喷水将乳胶基质冷却至40℃～45℃，在输送带后段上方吹入冷空气将乳胶基质冷却至25℃～30℃。所用的冷空气由工业空调或除湿机产生，或者当室外温度低于8℃时，从室外引入冷空气。

最后，将脆性固体粉碎成颗粒状乳化炸药。可以首先通过对辊挤压或轮碾机碾压将脆性固体粗碎，然后通过磨机进行细碎，得到乳白色或淡黄色颗粒状乳化炸药。一般来讲，炸药的粒径越小，其感度越高，炸药的爆速越高。可以通过控制粉碎后的粒度在2.5mm以下，而容易地使乳化炸药的爆速在1500m·s^-1～4000m·s^-1的范围内变化；在这种情况下，炸药的自然堆积密度较大，为0.6g·cm^-3～0.7g·cm^-3。

可以通过如上所述的粗碎和细碎将粒度控制为不超过1mm，以使得最终制得的颗粒状乳化炸药的爆速在3200m·s^-1以上。

在制造低爆速颗粒状乳化炸药的情况下，适当地细碎之后，可利用振动筛进行筛分，得到粒度为1.2mm～2.5mm的颗粒状乳化炸药。该炸药爆速为1500m·s^-1～2500m·s^-1，猛度为8mm～12mm，可以满足低爆速的要求；将该炸药装入直径为32mm的纸卷内，装药密度为0.90g·cm^-3～1.05g·cm^-3，采用8号电雷管可以直接起爆，性能稳定可靠，并且炸药具有一定的抗水性。如果粉碎后的粒径过小，则炸药的爆速太高，不能满足低爆速的要求，同时不能确保粉碎作业的安全性；如果粉碎后的粒径过大，则炸药的感度太低，因此筛取粒度为1.2mm～2.5mm的颗粒作为低爆速乳化炸药。

可以根据期望的低爆速筛取粉碎后的颗粒，例如，筛取粒度为1.2mm～2.0mm的颗粒，或者粒度为1.4mm～2.0mm的颗粒，或者粒度为1.6mm～2.0mm的颗粒。因此，根据本发明的低爆速乳化炸药的爆速容易控制，调整范围大。

在本发明的颗粒状乳化炸药的制造方法中，燃料不仅要有利于乳胶基质的形成和稳定，而且还要在乳胶的冷却、硬化、分散时具有一定的流动性和柔软性；同时燃料与乳化剂组成的连续油膜要有足够的强度，以阻止氧化剂晶粒刺破油膜阻隔层而连接成片。因此，本发明的燃料优选地选择石蜡、地蜡、松香、沥青中的至少一种为基本组分，并加入有利于颗粒化的硬脂酸等固体羧酸类物质；在这种情况下，硬脂酸在该混合燃料中的质量含量为1％～3％。然而，本发明不限于此，例如可以选择石蜡、地蜡、松香、沥青中的至少一种为燃料。

聚异丁烯丁二酰亚胺类高分子乳化剂(如聚异丁烯丁二酰亚胺T154无灰分散剂)具有高温稳定性好，乳化结构稳定等优点，在喷雾法制备粉状乳化炸药生产时普遍选用。在本发明的颗粒状乳化炸药的制造方法中，如果单独使用聚异丁烯丁二酰亚胺类高分子乳化剂，则该乳化剂在乳化过程中不形成胶束，而是以单分子溶解在油相中，形成较厚的单分子膜吸附于界面。相同条件下T154与span-80比较，T154的粘度小、流动性好，所以造成了冷却、固化的乳胶基质硬度下降，机械粉碎困难，炸药颗粒出现粘连现象，流散性差。

事实上，span-80的分解温度远高于乳化温度，只要控制好乳化时的工艺条件，在机械制粒工艺配方中采用span-80作为乳化剂制备的颗粒状乳化炸药不但具有优良的爆炸性能，且制备的乳胶基质固化温度高、冷却时间短，药粉流散性好。也就是说，在本发明的方法中采用span-80作为乳化剂可以起到改善炸药颗粒的物理性质与爆炸性能的作用。因此，本发明选用span-80或者span-80与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物作为乳化剂。在使用span-80与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物作为乳化剂的情况下，span-80在乳化剂中的质量含量不少于20％。

以下结合对比例和实施例对本发明的颗粒状乳化炸药及其制造方法进行详细描述。

对比例

制备500Kg炸药。第一步，在加热至125℃左右的条件下混合430Kg硝酸铵、15Kg硝酸钠、20Kg水，形成水相材料；第二步，将12Kg聚异丁烯丁二酰亚胺T154、7Kg石蜡、8Kg地蜡、7.5Kg松香、0.5Kg硬脂酸混合后加热至120℃左右使其熔化，形成油相材料；第三步，采用常压一级乳化器使水相材料和油相材料乳化成油包水型的乳胶基质，乳化温度控制在124℃左右；第四步，将乳胶基质平摊在金属输送带上冷却、硬化，冷却方式为输送带前段下方喷水冷却至45℃，后段上方吹入冷空气冷却至30℃，得到脆性固体；第五步，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机细碎成粒度不超过1mm的颗粒状乳化炸药。测得炸药的爆炸性能为：爆速3400m·s^-1、殉爆距离8cm。

实施例1

制备500Kg炸药。第一步，在加热至127℃左右的条件下混合430Kg硝酸铵、15Kg硝酸钠、20Kg水，形成水相材料；第二步，将3Kg span-80、9Kg聚异丁烯丁二酰亚胺T154和7Kg石蜡、8Kg地蜡、7.5Kg松香、0.5Kg硬脂酸混合后加热至110℃左右使其熔化，形成油相材料；第三步，采用常压一级乳化器使水相材料和油相材料乳化成油包水型的乳胶基质，乳化温度控制在125℃左右；第四步，将乳胶基质平摊在金属输送带上冷却、硬化，冷却方式为输送带前段下方喷水冷却至40℃，后段上方吹入冷空气冷却至25℃，得到脆性固体；第五步，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机细碎成粒度不超过1mm的颗粒状乳化炸药。测得炸药的爆炸性能为：爆速3510m·s^-1、殉爆距离12cm。

实施例2

制备500Kg炸药。第一步，在加热至128℃左右的条件下混合430Kg硝酸铵、15Kg硝酸钠、20Kg水，形成水相材料；第二步，将6Kg span-80、6Kg聚异丁烯丁二酰亚胺T154、7Kg石蜡、8Kg地蜡、7.5Kg松香、0.5Kg硬脂酸混合后加热至105℃左右使其熔化，形成油相材料；第三步，采用常压一级乳化器使水相材料和油相材料乳化成油包水型的乳胶基质，乳化温度控制在126℃左右；第四步，将乳胶基质平摊在金属输送带上冷却、硬化，冷却方式为输送带前段下方喷水冷却至45℃，后段上方吹入冷空气冷却至30℃，得到脆性固体；第五步，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机细碎成粒度不超过1mm的颗粒状乳化炸药。测得炸药的爆炸性能为：爆速3600m·s^-1、殉爆距离12cm。

实施例3

制备500Kg炸药。第一步，在加热至130℃左右的条件下混合432.5Kg硝酸铵、0.5Kg十二烷基硫酸钠、7Kg硝酸钙、5Kg硝酸镁、0.5Kg硝酸铝、20Kg水，形成水相材料；第二步，将6Kg span-80、6Kg聚异丁烯丁二酰亚胺T154、7Kg石蜡、8Kg地蜡、7Kg松香、0.5Kg硬脂酸混合后加热至115℃左右使其熔化，形成油相材料；第三步，采用常压一级乳化器使水相材料和油相材料乳化成油包水型的乳胶基质，乳化温度控制在128℃左右；第四步，将乳胶基质平摊在金属输送带上冷却、硬化，冷却方式为输送带前段下方喷水冷却至42℃，后段上方吹入冷空气冷却至28℃，得到脆性固体；第五步，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机细碎成粒度不超过1mm的颗粒状乳化炸药。测得炸药的爆炸性能为：爆速3630m·s^-1、殉爆距离12cm。

实施例4

制备500Kg炸药。第一步，在加热至125℃左右的条件下混合430Kg硝酸铵、15Kg硝酸钠、20Kg水，形成水相材料；第二步，将12Kg span-80、7Kg石蜡、8Kg地蜡、7.5Kg松香、0.5Kg硬脂酸混合后加热至100℃左右使其熔化，形成油相材料；第三步，采用常压一级乳化器使水相材料和油相材料乳化成油包水型的乳胶基质，乳化温度控制在123℃左右；第四步，将乳胶基质平摊在金属输送带上冷却、硬化，冷却方式为输送带前段下方喷水冷却至43℃，后段上方吹入冷空气冷却至29℃，得到脆性固体；第五步，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机细碎成粒度不超过1mm的颗粒状乳化炸药。测得炸药的爆炸性能为：爆速3660m·s^-1、殉爆距离12cm。

实施例5

制备500Kg炸药。第一步，在加热至126℃左右的条件下混合430Kg硝酸铵、15Kg硝酸钠、20Kg水，形成水相材料；第二步，将14Kg span-80、7Kg石蜡、7Kg地蜡、6.5Kg松香、0.5Kg硬脂酸混合后加热至118℃左右使其熔化，形成油相材料；第三步，采用常压一级乳化器使水相材料和油相材料乳化成油包水型的乳胶基质，乳化温度控制在126℃左右；第四步，将乳胶基质平摊在金属输送带上冷却、硬化，冷却方式为输送带前段下方喷水冷却至40℃，后段上方吹入冷空气冷却至30℃，得到脆性固体；第五步，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机细碎成粒度不超过1mm的颗粒状乳化炸药。测得炸药的爆炸性能为：爆速3800m·s^-1、殉爆距离12cm。

实施例6

制备500Kg炸药。第一步，在加热至130℃左右的条件下混合428.5Kg硝酸铵、10.5Kg硝酸钙、8.5Kg硝酸镁、17.5Kg水，形成水相材料；第二步，将14Kg span-80、6.5Kg石蜡、7Kg地蜡、7Kg松香、0.5Kg硬脂酸混合后加热至105℃左右使其熔化，形成油相材料；第三步，采用常压一级乳化器使水相材料和油相材料乳化成油包水型的乳胶基质，乳化温度控制在130℃左右；第四步，将乳胶基质平摊在金属输送带上冷却、硬化，冷却方式为输送带前段下方喷水冷却至45℃，后段上方吹入冷空气冷却至30℃，得到脆性固体；第五步，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机细碎成粒度不超过1mm的颗粒状乳化炸药。测得炸药的爆炸性能为：爆速3840m·s^-1、殉爆距离12cm。

实施例7

制备500Kg炸药。第一步，在加热至127℃左右的条件下混合428.5Kg硝酸铵、0.5Kg十二烷基苯磺酸钠、10.5Kg硝酸钙、8.5Kg硝酸镁、17.5Kg水，形成水相材料；第二步，将14Kg span-80、6.5Kg石蜡、6.5Kg地蜡、7Kg松香、0.5Kg硬脂酸混合后加热至112℃左右使其熔化，形成油相材料；第三步，采用常压一级乳化器使水相材料和油相材料乳化成油包水型的乳胶基质，乳化温度控制在125℃左右；第四步，将乳胶基质平摊在金属输送带上冷却、硬化，冷却方式为输送带前段下方喷水冷却至40℃，后段上方吹入冷空气冷却至25℃，得到脆性固体；第五步，将脆性固体从输送带剥离，通过轮碾机挤压粗碎，再经过磨机细碎成粒度不超过1mm的颗粒状乳化炸药。测得炸药的爆炸性能为：爆速3840m·s^-1、殉爆距离14cm。

由对比例、实施例1-7可见，与单独使用聚异丁烯丁二酰亚胺作为乳化剂相比较，使用span-80或span-80与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物作为乳化剂能够使制得的炸药的爆速和殉爆距离显著提高，也就是说，提高了炸药性能。

实施例8

按照实施例1的前四步制备脆性固体，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机适当地细碎，然后利用振动筛筛取粒度为1.2mm～2.0mm的药粉，该药粉为低爆速炸药。将该药粉装入直径为32mm的纸筒内，装药密度为0.94g·cm^-3，测得炸药的爆炸性能为：爆速2350m·s^-1、殉爆距离8cm、猛度12.3mm。

实施例9

按照实施例1的前四步制备脆性固体，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机适当地细碎，然后利用振动筛筛取粒度为1.4mm～2.0mm的药粉，该药粉为低爆速炸药。将该药粉装入直径为32mm的纸筒内，装药密度为0.95g·cm^-3，测得炸药的爆炸性能为：爆速2250m·s^-1、殉爆距离8cm、猛度11.4mm。

实施例10

按照实施例1的前四步制备脆性固体，将脆性固体从输送带剥离，通过对辊挤压粗碎，再经过磨机适当地细碎，然后利用振动筛筛取粒度为1.6mm～2.0mm的药粉，该药粉为低爆速炸药。将该药粉装入直径为32mm的纸筒内，装药密度为0.95g·cm^-3，测得炸药的爆炸性能为：爆速2000m·s^-1、殉爆距离6cm、猛度9.6mm。

Claims

1.一种颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是所述颗粒状乳化炸药按质量含量包含87％～93％的氧化剂、2％～5％的水、1.5％～3.5％的乳化剂、2.5％～6.5％的燃料和不超过1％的有机添加物，氧化剂是硝酸铵或者是硝酸钠、硝酸铝、硝酸钙、硝酸镁中的至少一种与硝酸铵的混合物，硝酸铵在氧化剂中的质量含量不少于90％，乳化剂是失水山梨醇单油酸酯或者是失水山梨醇单油酸酯与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物，燃料是松香、石蜡、地蜡、沥青、硬脂酸中的至少一种，有机添加物是甲基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠中的至少一种，所述制造方法包括以下步骤：

(a)在加热至120℃～150℃的条件下混合氧化剂、水与有机添加物，形成水相材料；将燃料和乳化剂混合后加热至100℃～120℃熔化，形成油相材料；

(b)经120℃～148℃下的加热乳化使水相材料和油相材料形成油包水型的乳胶基质；

(c)使乳胶基质冷却固化，得到脆性固体；

(d)将脆性固体粉碎成粒度不超过2.5mm的颗粒状乳化炸药。

2.根据权利要求1所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是燃料采用松香、石蜡、地蜡、沥青中的至少一种与硬脂酸的混合物。

3.根据权利要求2所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是硬脂酸在燃料中的质量含量为1％～3％。

4.根据权利要求1所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是采用span-80与聚异丁烯丁二酰亚胺的混合物作为乳化剂，span-80在所述乳化剂中的质量含量不少于20％。

5.根据权利要求1所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是所述颗粒状乳化炸药按质量含量包含87％～93％的氧化剂、2％～4％的水、2％～3％的乳化剂和3％～6％的燃料。

6.根据权利要求1所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是将氧化剂、水和有机添加物的混合物加热至125℃～130℃。

7.根据权利要求1所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是在120℃～130℃的温度下进行乳化。

8.根据权利要求1所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是冷却固化的步骤包括：采用金属输送带输送乳胶基质，在输送带前段下方喷水将乳胶基质冷却至40℃～45℃，在输送带后段上方吹入冷空气将乳胶基质冷却至25℃～30℃。

9.根据权利要求8所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是冷空气由工业空调或除湿机产生。

10.根据权利要求8所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是当室外温度低于8℃时，从室外引入冷空气。

11.根据权利要求1所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是首先通过对辊挤压或轮碾机碾压将脆性固体粗碎，然后通过磨机进行细碎，得到粒度不超过1mm的乳白色或淡黄色颗粒状乳化炸药。

12.根据权利要求1所述的颗粒状乳化炸药的制造方法，其特征是首先通过挤压或碾压将脆性固体粗碎，然后通过磨机进行细碎，之后进行筛分，得到粒度为1.2mm～2.5mm的颗粒状乳化炸药。