CN102173967B - 一种乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种乳化炸药，它是由乳胶基质与敏化剂以95～97∶3～5的重量比混合敏化而成的；所述的乳胶基质由油相和水相按90～95％和5～10％的重量百分比乳化而成；所述的油相由乳化剂和油相材料按28～40％和60～72％的重量百分比配制而成；其中，所述的乳化剂由的表面活性剂和湿润及稳定剂按40～60％和40～60％的重量百分比组成；所述的表面活性剂含有由以下方法制备得到的高羟基的S-80：将油酸与山梨醇以等摩尔比混合，加入占反应混合物总重量0.1～0.15％的KOH，在200～250℃、负压0.05～0.1MPa的条件下，有效反应3～7小时。本发明的乳化炸药敏化效果优于现有技术。本发明还提供所述乳化炸药的制备方法。

Description

一种乳化炸药及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种炸药，具体涉及一种工业炸药领域中的乳化炸药，及其制备方法。

背景技术

进入二十一世纪以后，我国民爆行业中工业炸药在各个方面都有了长足的进步，工业炸药主要是以环保、安全型乳化炸药为主体，同时它又容易实现机械化制药与装药，乳化炸药制造及应用技术在不断发展。

乳化炸药由当时的间隙式生产线为主，也是小、散、乱的代名词，发展为今天全自动集约化生产线，现在国内正在逐步普及乳化炸药及乳化炸药混装车，但在发展中仍存在许多技术问题，有些问题存在了相当长的时间，其一是乳化炸药生产线中各种搅拌器产生的安全问题，一直是行业部门的心病，对生产线中各种专用设备都设定了具体参数，并制定了明确的制度，事故虽然减少，但不能杜绝，它的隐患仍然存在，事故也时有发生；其二是乳化炸药的敏化问题，采用化学敏化，技术不好掌握，采用物理敏化，环保及炸药状态不好控制；其三乳化炸药的外相材料主要是石油产品，低熔点材料遇高温时较软，遇低温时较硬，受气候影响较大，夏天炸药的偏软，冬天较硬，严重影响炸药的装药。

我国乳化炸药生产线发生事故一般是预乳机、精乳机、搅拌式冷却机、敏化机四类，其中以预乳机、精乳机较多，在2009年民爆行业下文取消预乳机，只准许一级乳化，就是以安全为出发点。国外现在采用低速预乳，静态混合器精乳，同样也是以安全为主采取的措施。

乳化炸药敏化主要有二种型式，一是物理敏化；二是化学敏化；二种形式的敏化，都是将气泡充入乳胶基质内，二种敏化方式都必需用搅拌器将敏化剂或带有气泡的物质与乳胶基质充分混合均匀，才能做出合格的乳化炸药。乳化炸药在敏化时是非常危险的，行业部门希望通过减少摩擦，采用散热快、敞开式混合机冷却与混合，来减少安全事故的发生。

乳化炸药物理敏化，主要由带气泡的物质珍珠岩，将气泡带入乳胶基质中，完成炸药的敏化。敏化过程中，是乳胶基质颗粒，覆盖在珍珠岩上，形成一颗较大的带气泡的乳胶基质颗粒，与珍珠岩接触的是乳胶基质的外相(油相材料)，珍珠岩很容易吸附油相材料，用珍珠岩敏化的乳化炸药，开始性能都较好，但由于它对油相的吸附性，炸药各项性能衰减很快。物理敏化的乳化炸药，由于在乳胶基质中，添加了固体易碎材料珍珠岩，造成药体较硬，不利于机械化装药，乳化炸药外相材料主要是乳化剂、石油制品(石蜡及各种烷烃)，受温度影响很大，气温低时炸药物理状态偏硬，气温高时炸药偏软，特别是生产珍珠岩敏化的乳化炸药，在天气较冷时，炸药装药时的压力要增大0.3～0.6MPa，装药压力大，造成珍珠岩破碎率高，炸药性能显者降低。珍珠岩敏化还存在环境污染的问题，珍珠岩的容量仅为45～55公斤/m³，在生产、运输、装载、搅拌中，四处飞扬，操作工容易得矽肺病，在发达国家基本淘汰。

物理敏化还可采用塑料微球与玻璃微球，虽然增强了材料的抗压能力，保证了炸药性能，但加工难度及对环境污染无法根治，并大幅度增加了炸药成本。

乳化炸药化学敏化，是乳胶基质冷却到45～65℃后，通过强力搅拌机，破坏乳胶基质颗粒的油膜，使敏化剂进入乳胶基质颗粒，与乳胶基质颗粒中水相的催化剂或硝酸铵反应，产生气泡，完成乳化炸药的敏化，由于乳胶基质显油性，敏化剂是水溶液，要混合均匀相当困难。化学敏化简述非常简单，但实际操作非常复杂，受多方影响与制约。

受配方与制造工艺的影响：配方中油相形成油膜的强度、催化剂量、内相中的pH值、发泡剂量、都会对敏化时间、气泡大小、最后综合形成乳化炸药各项性能起作用，油膜的强度适中，敏化相对容易，油膜太强搅拌时间加长，油膜太弱敏化太快，气泡也太大，影响炸药贮存质量。

受气候的制约：乳胶基质与敏化剂的混合，受到搅拌强度、时间长短、每批材料质量及敏化剂分散的程度的影响，在加工时，敏化好的乳化炸药基本趋于稳定，但在乳化炸药贮存、运输、使用中，气温的变化程度，影响乳化炸药的各项性能，温度升高，未反应的敏化剂继续反应，体积变大，冲破包装；温度升高，以经生成的气泡变大，失去敏化功能，并冲破包装；故南方多用物理敏化，北方多用化学敏化。

化学敏化是乳化炸药的发展方向，炸药的物理状态适合机械化装药，同时化学敏化的乳化炸药贮存期长，性能稳定，成本低，无污染。本发明很好的解决了乳化炸药化学敏化中存在的问题。

专有名词

水相：乳化炸药生产中，由多种或一种无机盐与水熔化在一起的混合溶液(无机盐一般是氧化剂)。

油相：乳化炸药生产中，由多种或一种烷烃与表面活性剂熔化在一起的混合物(烷烃类一般为还原剂)。

喷射泵：通过改变流体的流速，在某一区域内形成驻点，即负压区，由负压抽取另一种流体的设备，无运动部件，动力由其它泵提供。

乳胶基质：通过表面活性剂与外界做功，将水相与油相分散成微小颗粒，并发生物理化学反应，由油相包覆水相，形成油包水的一种胶状物。

外相：乳化炸药生产中，特指油相。

内相：乳化炸药生产中，特指水相。

敏化：往乳胶基质中加入微小气泡，形成炸药灼热核的过程。

敏化剂：在乳胶基质中能产生气泡的水溶液(也称之为发泡剂)。

乳化炸药：加入了微小气泡有灼热核的乳胶基质，具有雷管或炸药感度。

发明内容

本发明的目的之一在于：提出一种具有良好的敏化性能的乳化炸药。

本发明的另一个目的在于：提供所述乳化炸药的一种制备方法，使乳化炸药的制备过程更加高效、安全。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

提供一种乳化炸药，它是由乳胶基质与敏化剂以95～97∶3～5的重量比混合敏化而成的；所述的乳胶基质由油相和水相按90～95％和5～10％的重量百分比乳化而成；所述的油相由乳化剂和油相材料按28～40％和60～72％的重量百分比配制而成；其中，所述的乳化剂由的表面活性剂和湿润及稳定剂按40～60％和40～60％的重量百分比组成；所述的表面活性剂含有由以下方法制备得到的高羟基的S-80：将油酸与山梨醇以等摩尔比混合，加入占反应混合物总重量0.1～0.15％的KOH，在200～250℃、负压0.05～0.1MPa的条件下，有效反应3～7小时。

所述的表面活性剂优选进一步含有选自聚异丁烯丁二酰亚胺(T152)、聚异丁烯双丁二酰亚胺(T154)或失水木糖醇单油酸酯(M201)中的一种或两种以上的混合物。

上述S-80比现有的市售S-80产品多20～40％的亲水羟基，使得其自带敏化催化剂，保证了用其生产的乳胶基质表面有较强的水分子附着力。

所述的湿润及稳定剂可以选自聚异丁烯、丙烯酸脂、卵磷脂、液体石蜡、脂肪酸、黄原胶、聚甘油脂肪酸酯或二乙二醇中的一种或两种以上的混合物。

所述的聚异丁烯优选2000分子量的聚异丁烯。

所述的丙烯酸酯优选丙烯酸正丁酯。

所述的脂肪酸优选动物油氧化的饱和脂肪酸。

所述的油相材料选自柴油、机油或炸药复合蜡中的一种或两种以上的混合物。

所述的油相优选按重量百分比，由28～40％的所述乳化剂、5～10％的机油、2～5％的柴油和53～60％的炸药复合蜡配制而成。

所述的炸药复合蜡优选茂名新华粤石化股份有限公司产的炸药复合蜡MF-1、MF-2型，或南阳石蜡精细化工厂产的炸药复合蜡NY-1、NY-2、NY-3、NY-4号。

所述的柴油可以是-15#～0#柴油的任意一种。

所述的机油选自易损耗机油或白矿油。

所述的水相选自硝酸铵或硝酸钠中的一种或两种的混合物与水配成的水相。

所述的水相优选按重量百分比，由75～79％的硝酸铵、8～13％的硝酸钠及12～13％的水配制而成。

所述的硝酸铵可以是结晶硝酸铵或颗粒硝酸铵。

所述的敏化剂选自亚硝酸钠或硝酸铵水溶液中的一种或两种。

所述的敏化剂优选亚硝酸钠和/或硝酸铵与水配成的浓度为0.15-0.30％的溶液。

本发明还提供所述乳化炸药的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述的乳化剂和油相材料按所述比例混合制成油相，并加热到80～85℃待用；用硝酸铵与硝酸钠中的一种或两种与水混合配制成水相，并加热到95～105℃待用；用亚硝酸钠和/或硝酸铵与水配制成0.15-0.30％浓度的敏化剂，常温待用；

2)将步骤1)得到的油相和水相按重量百分比90～95％与5～10％的比例以加压喷射的方式进行混合、预乳，得到15微米以上颗粒的乳胶基质；

3)步骤2)得到的乳胶基质在0.5～1.5MPa的压力下，经过连续3～5次的加压喷射，被进一步分散、乳化，直至乳胶基质颗粒被分散为10微米以下，即完成精乳；

4)将步骤3)精乳后的乳胶基质经冷却设备从85～95℃冷却到45～60℃，再在加压状态下与所述敏化剂一起，按重量百分比95～97％与3～5％的比例以喷射方式进行分散、混合，使乳胶基质与敏化剂混合均匀，再在45～50℃下敏化1～3分钟，即得到所述的乳化炸药。

步骤1)所述的油相材料优选按重量份计，由5～10份的机油、2～5份的柴油和53～60份的炸药复合蜡配制而成。

步骤1)所述的水相优选按重量百分比，由75～79％的硝酸铵、8～13％的硝酸钠及12～13％的水配制而成。

步骤2)所述的预乳过程优选用齿轮泵将步骤1)得到的油相加压到1.0～2.0MPa，用螺杆泵将步骤1)得到的水相加压到0.5～1.5MPa，再按重量百分比90～95％与5～10％，将油相和水相分别使用齿轮泵和螺杆泵加入喷射泵进行预乳，控制喷射泵的负压区压力为0.03～0.05MPa，得到的乳胶基质颗粒为15微米以上。

步骤2)至步骤4)所述的螺杆泵、齿轮泵均可选择现有的市售通用设备。

步骤2)至步骤4)所述的喷射可以选择现有市售的多种具有二流式喷嘴的喷射泵。

所述的二流式喷嘴优选具有如下结构：

如图1所示，一种喷射泵喷嘴，包括混合通道1，小流量通道2，大流量通道3，锥形混合区4，其中，所述大流量通道3嵌套于小流量通道2内部并与小流量通道管2同轴，大流量通道3和小流量通道2共同开口于锥形混合区4，锥形混合区出口5位于混合通道1内部，混合通道1的内径是锥形混合区出口5内径的3～5倍；所述的大流量通道3和小流量通道2分别设有压力、流量调节阀。

步骤2)中，所述的油相由小流量通道2被喷入混合通道1，所述水相由大流量通道3被喷入混合通道1，两者先在锥形混合区4内初步混合，然后从锥形混合区出口5混合喷入混合通道1中，此时油相包覆水相在混合通道1的负压区6内充分混合、分散实现预乳。

步骤3)中，所述的经预乳的乳胶基质在加压状态下由大流量通道3，经锥形混合区出口5被喷入混合通道1，即得到了进一步分散，再如此反复，共进行3～5次，即可实现乳胶基质的充分分散，完成精乳。

步骤4)中，所述的敏化剂和乳胶基质分别由小流量通道2和大流量通道3被喷入混合通道1，可反复喷射3～5次，实现敏化。

步骤4)所述的冷却设备优选敞开式无动力冷却器。

所述的敞开式无动力冷却器结构参见图2、3，它包括具有油水相入口的乳化机1、乳化机的高温乳胶基质出口安装的分筛喷头2及条状乳胶基质3、具有冷却水或常温水进、出口6、4的冷却器12；所述的条状乳胶基质3出口位于冷却器12上，该冷却器12为漏头形或S形或其它变径的底部结构，图2示出的是漏头形底部的冷却器，图3示出的是漏头形加S形底部的冷却器。冷却器12的底部出料口处设有抽板9或阀门等控制开关的装置。所述的分筛喷头2按需要采用不同直径或不同形状，制成需要的条状、粒状乳胶基质。

所述的冷却器底部出料口直接位于敏化机料斗上方，参见图2，或与螺杆泵11的入口连接，该螺杆泵11的出口与敏化工序设备连接，参见图3。

本发明所述乳化炸药生产线生产的乳胶基质，用一个筛子形状的喷头，将高温乳胶基质根据工艺降温要求，分筛成像面条一样的条状，直接浸入冷却水中，冷却水从装载容器的底部进入，上部出水，形成循环，用一个漏头形状(图2)或S形状(图3)的底部，收集乳胶基质，因为乳胶基质不溶于水，且密度与水相差较大的原故，乳胶基质沉降在底部，并能将乳胶基质中的水滴挤出，降温后的乳胶基质可直接用于敏化。

除上述制备方法外，本发明的乳化炸药还可以按照现有的其他方法制备得到。

本发明为了克服现有技术的局限性，提出一种全新的乳化炸药敏化方法，由于所使用的经过改性的高羟基S-80比现有的市售S-80产品多20～40％的亲水羟基，使得本发明使用的乳化剂自带敏化催化剂，进而使得本发明乳化炸药的乳胶基质表面的油膜中，每个乳胶基质颗粒除提供除乳化反应的亲水基外，还剩余一定量未反应的亲水基，保证了乳胶基质表面有较强的水分子附着力，在后续的敏化中，能主动与敏化剂结合，吸附一定量的敏化剂水溶液，在不破坏油膜的情况下，通过油膜中的亲水基与水相的桥接，水相中的硝酸铵与外面的亚硝钠反应，生成氮气，乳胶基质的敏化即可完成。本发明由此将乳化炸药的敏化过程由传统的内相敏化改为外相敏化，内相敏化过程会破坏乳胶基质颗粒的结构，而本发明的外向敏化过程则是改破坏式为保护式敏化，而且使得炸药敏化的反应速度可控，产生均匀微小的有效气泡，使乳胶基质高质量转化为乳化炸药。

本发明所提供的乳化炸药的制备方法中，包括用喷射方式乳化乳胶基质和用喷射方式敏化炸药的工艺过程。其中，用喷射方式敏化炸药的方法可根据乳胶基质输送泵压力及生产能力，选择喷射泵的混合次数与负压大小，使用喷射泵将两种完全不同性质的物质混合均匀，完成乳胶基质的敏化；用喷射方式乳化乳胶基质的方法是利用喷射泵与流体力学的原理，根据油水相的物理性能，及生产能力的大小，通过控制输送泵的功力与进口压力和喷射泵混合区的负压，将油水相两种不相容的液体乳化成乳胶基质，达到了理想的乳化效果。

现有技术中，典型的乳化炸药生产线，乳化炸药制备包括以下步骤：

1)按配方，用乳化剂、凡士林、石蜡、炸药复合蜡配制成油相，并按工艺要求加热到80～95℃待用；用结晶(颗粒)硝酸铵、硝酸钠及水按配比制成水相，并按工艺要求加热到95～105℃待用。

2)得到的油水相，按重量先将油相加入到预乳罐中，启动搅拌器，然后加入水相，预乳成颗粒粗大的乳胶基质。

3)预乳得到的乳胶基质，用螺杆泵送到精乳机内，再经过高速搅拌、强剪切对预乳的乳胶基质进行第二次分散或第乳化，即精乳。

4)精乳后将高温乳胶基质送到钢带冷却机或皮带水冷机，将85℃以上的乳胶基质冷却到45～60℃。

5)冷却后的乳胶基质送长条形混合螺旋，采用化学敏化的加入敏化剂，采用物理敏化的加入珍珠岩，搅拌3～5分钟。

6)物理敏化的乳化炸药可直接装药，化学敏化的乳化炸药在恒温室内，静置2～5小时，消除部分后效，方可装药。

现有技术中，典型的移动式乳胶基质制备站的制备乳胶基质的过程，包括以下步骤：

1)按乳胶基质的配方，用乳化剂、机油、柴油配制成油相，并按工艺要求加热到80-85℃待用；用结晶(颗粒)硝酸铵、硝酸钠及水按要求制成水相，并按工艺要求加热到95～105℃待用。

2)得到的油水相，按重量先将油相加入到预乳罐中，启动搅拌器，然后加入水相，预乳成颗粒粗大的乳胶基质。

3)预乳得到的乳胶基质，用螺杆泵送到精乳机内，再经过高速搅拌、强剪切对预乳的乳胶基质进行第二次分散或第乳化，即精乳。

4)精乳后高温乳胶基质，用螺杆输送到封闭式冷却机中，冷却至45～65℃。

5)冷却后装到第三代乳化炸药混装车，在基地停放冷却1～2天后，才能装药爆破，因为第三代混装车，使用的是35℃以下的乳胶基质，高温装药爆破效果较差。

与上述现有技术相比，本发明的乳化炸药及其制备方法具有以下有益效果：

1.本发明的乳化炸药，乳胶基质的油相组合中有一种或以上的低分子烷烃(机油或柴油)，能将其它油相材料或表面活性剂充分溶解，并能形成比其它油相更薄的油膜层，达到低功力乳化的效果。而且乳胶基质具有粘度低、稠度大、易分散等优点、适合于喷射泵再分散、混合(即精乳)。

2.本发明的乳化炸药在敏化过程中可以实现对敏化气泡大小的控制，能将敏化气泡控制在1～3微米的范围，使之受温度影响非常小，因此本发明的乳化炸药具有良好的装药性能，不会因气候变化影响装药质量，易输送、在低温范围(55℃以下)物理参数变化小，易于装药、包装、在升温时不发涨；另外，在配方与加工工艺确定的情况下，通过本发明的方法能准确加工不同密度与爆速的产品，因气泡的大小只与敏化剂浓度有关。

3.本发明的乳化炸药制备方法实现了乳化炸药管道化的生产，生产线中无机械搅拌设备，只有静态工作的喷射泵，消除了设备在安全上造成的隐患，圆了研究与生产人员20多年来的梦想。

4.本发明的乳化炸药制备方法使乳化炸药生产更加流畅，使用了敞开式、无动力冷却器，大幅度减少了生产线的占地面积与设备维修，只有标准件输送泵，占地面积只有现在乳化炸药生产线的一半。

5.本发明的乳化炸药制备方法本质上改变了乳化炸药的敏化理论与敏化的方法，由乳胶基质颗粒内相物质与敏化剂反应，改变为外相物质反应，由强力搅拌改为静态混合。整个制药过程本质安全、环保、自动化程度高，炸药成本低。

本发明的制备方法还可以按照以下步骤在移动式乳胶基质制备站的应用：

1)按本发明的配方，用易发泡乳化剂、机油、柴油、炸药复合蜡配制按重量百分比38～32％，6～8％，48～55％，8～5％的比例制成油相，并按工艺要求加热到80～85℃待用；用结晶(颗粒)硝酸铵、硝酸钠及水按重量百分比79～75％，8～15％，13～10％配制成水相，并按工艺要求加热到95～105℃待用。

2)上述得到的油水相，用齿轮泵与螺杆泵将油相与水相加压到1MPa、0.5MPa以上，按重量百分比90～95％与10～5％，将油水相加入喷射泵，喷射泵的负压区为0.003～0.005MPa，油水相通过初步乳化，乳胶基质颗粒粗大，需进一步分散与乳化，称之为预乳或初乳，估计乳胶基质颗粒为15微米以上。

3)预乳的乳胶基质经螺杆泵加压0.5～1.5MPa，再次经过喷射泵3～5级的分散、乳化，喷射泵混合通道中截面积是通径的3倍以上，乳胶基质颗粒可分散为10微米以下，称之为精乳。

4)精乳后的(85～95℃)乳胶基质，经敞开式无动力冷却器冷却到(35～40℃)，直接输送至混装车或乳胶基质运输车上，待用。

5)以上制备的乳胶基质，用于第三代乳化炸药混装车。

附图说明

图1是本发明优选的喷射泵的喷嘴纵向剖面结构示意图。

图2是本发明优选的敞开式无动力冷却器(漏斗形底部)的结构示意图。

图3是本发明优选的敞开式无动力冷却器(S形底部)的结构示意图。

具体实施方式

以下对本发明技术方案作的具体实施方式详细描述，但本发明并不限于以下的描述内容。

实施例1.制备乳化剂Ⅰ

a)将油酸700g与70％的山梨醇390g，加入1#反应釜中，启动搅拌器，加入占反应混合物总重量0.1％的KOH，抽真空0.05～0.1MPa，加温至200～220℃后，反应3小时，抽样检测，然后继续加温至250℃，延长反应时间至7小时，抽样检测，即获得240～270的S-80；

b)将30g步骤a)得到的S-80与5g的2000分子量的聚异丁烯、10g的聚异丁烯丁二酰亚铵、10g的失水山梨醇单油酸脂、15g的聚甘油脂肪酸酯、30g的卵磷脂相混合后搅拌均匀，即制成本发明乳化炸药所使用的乳化剂Ⅰ。

实施例2.制备乳化剂Ⅱ

a)将油酸700g与70％的山梨醇370g，加入1#反应釜中，启动搅拌器，加入占反应混合物总重量0.15％的KOH，抽真空0.05～0.1MPa，加温至230～240℃后，反应5小时，抽样检测，然后继续加温至250℃，延长反应时间至6小时，抽样检测，即得到230～250羟值的S-80；

b)将50g步骤a)制得的S-80与5g的2000分子量的聚异丁烯、10g的聚异丁烯丁二酰亚铵、15g的液体石蜡、20g的丙烯酸正丁酯相混合后搅拌均匀，即制成本发明乳化炸药所使用的乳化剂Ⅱ。

实施例3.制备乳化剂Ⅲ

a)将油酸700g与70％的山梨醇390g，加入反应釜中，启动搅拌器，加入占反应混合物总重量0.15％的KOH，抽真空0.05～0.1MPa，加温至210～220℃后，反应4小时，抽样检测，然后继续加温至250℃，延长反应时间至7小时，抽样检测，即获得羟值为240～260的S-80；

b)将30g的步骤a)制备的S-80与20g的失水木糖醇单油酸脂(M201)、40g的黄原胶、10g的聚异丁烯双丁二酰亚胺(T154)混合后搅拌均匀，即制成本发明乳化炸药所使用的乳化剂Ⅲ。

实施例4.制备乳化炸药Ⅰ

a)将硝酸钠、硝酸铵、水按8.1、70.5、11.7公斤的比例配制成90.3公斤的水相；将炸药复合蜡(茂名新华粤石化股份有限公司产的炸药复合蜡MF-1)、乳化剂Ⅰ、-15#柴油按3.0、3.4、0.3公斤比例配制成6.7公斤的油相，水相加热到105℃，油相加热到95℃；

b)预乳、精乳的喷射泵预热到60℃以上，预先设定的油相齿轮泵、水相螺杆泵和乳胶基质喷射泵压力分别为1MPa、0.5Mpa和0.5Mpa，将油相与水相输送到预乳喷射泵中通过喷射分散，预乳成功后，得到15微米以上颗粒的乳胶基质；再加压到0.5Mpa，连续经所述喷射泵喷射5次，乳胶基质颗粒被分散为10微米以下，即完成精乳；

c)精乳后的乳胶基质，直接进入敞开式、无动力冷却器中冷却到50～55℃；

d)将冷却后的乳胶基质与敏化剂，按97∶3的重量比，连续喷射分散5次，再在45℃下敏化3分钟，即得到本发明所述的乳化炸药Ⅰ。

所述的螺杆泵、齿轮泵均选择现有的市售通用设备。

步骤b)精乳所述的喷射泵选择现有市售的通用喷射泵。

步骤b)和步骤d)的喷射泵有如下结构的喷嘴：

如图1所示，包括混合通道1，小流量通道2，大流量通道3，锥形混合区4，其中，所述大流量通道3嵌套于小流量通道2内部并与小流量通道管2同轴，大流量通道3和小流量通道2共同开口于锥形混合区4，锥形混合区出口5位于混合通道1内部，混合通道1的内径是锥形混合区出口5内径的3倍；所述的大流量通道3和小流量通道2分别设有压力、流量调节阀。

步骤b)中，预乳时，所述的油相由小流量通道2进入混合通道1，所述水相由大流量通道3进入混合通道1，两者先在锥形混合区4内初步混合，然后从锥形混合区出口5喷入混合通道1中，此时油相包覆水相在混合通道1的负压区6内充分混合；精乳时，乳胶基质通过大流量通道3被喷入混合通道1中，如此反复喷射5次。

步骤d)中，所述的敏化剂和乳胶基质分别由小流量通道2和大流量通道3被喷入混合通道1中混合、分散，并如此反复喷射5次。

步骤d)所述的冷却设备结构参见图3，它包括具有油水相入口的乳化机1、乳化机的高温乳胶基质出口安装的分筛喷头2及条状乳胶基质3、具有冷却水或常温水进、出口6、4的冷却器12；所述的条状乳胶基质3出口位于冷却器12上，该冷却器12为S形或其它变径的底部结构。冷却器12的底部出料口处设有抽板9或阀门等控制开关的装置。所述的分筛喷头2按需要采用不同直径或不同形状，制成需要的条状、粒状乳胶基质。所述的冷却器底部出料口直接位于敏化机料斗上方，或与螺杆泵11的入口连接，该螺杆泵11的出口与敏化工序设备连接，参见图3。

所述乳化炸药生产线生产过程中，用一个筛子形状的喷头，将高温乳胶基质根据工艺降温要求，分筛成像面条一样的条状，直接浸入冷却水中，冷却水从装载容器的底部进入，上部出水，形成循环，用一个漏头形状(图2)的底部，收集乳胶基质，因为乳胶基质不溶于水，且密度与水相差较大的原故，乳胶基质沉降在底部，并能将乳胶基质中的水滴挤出，降温后的乳胶基质可直接用于敏化。

经过上述方法制备得到的乳化炸药Ⅰ，体积再无变化，测试乳化炸药性能：爆速4800～5100m/s，殉爆7cm，炸药比重1.06克/cm³。

实施例5.制备乳化炸药Ⅱ

a)将硝酸钠、硝酸铵、水按8.1∶70.5∶11.7的重量比例配制成水相；将炸药复合蜡(南阳石蜡精细化工厂产的炸药复合蜡NY-2号)、乳化剂Ⅱ、白矿油、0#柴油按0.3∶3.4∶2.0∶1的重量比例配制成油相；水相加热到105℃，油相加热到95℃；

b)上述得到的油水相，用齿轮泵与管道泵将油相与水相加压送到通用的乳化机中；

c)乳化的乳胶基质经螺杆泵加压0.5～1.5MPa，送到封闭式冷却器中冷却到60℃；

d)再经过1～2天的自然冷却，乳胶基质温度基本达到40～45℃时，经过静态混合器混合，10分钟后得到本发明所述的乳化炸药Ⅱ。

由上述配方和方法制备得到的乳化炸药，体积再无变化，测试乳化炸药性能：4600～4900m/s，炸药比重1.14克/cm3。

实施例6.制备乳化炸药Ⅲ

a)将硝酸钠、硝酸铵、水按8.1、70.5、11.7公斤的比例配制成90.3公斤的水相；将炸药复合蜡(茂名新华粤石化股份有限公司产的炸药复合蜡MF-2)、乳化剂Ⅲ、-15#柴油按3.0、3.4、0.3公斤比例配制成6.7公斤的油相，水相加热到100℃，油相加热到85℃；

b)预乳、精乳的喷射泵预热到60℃以上，预先设定的油相齿轮泵、水相螺杆泵和乳胶基质喷射泵压力分别为1MPa、0.5Mpa和0.5Mpa，将油相与水相输送到预乳喷射泵中通过喷射分散，预乳成功后，得到15微米以上颗粒的乳胶基质；再加压到0.5Mpa以上，连续经所述喷射泵喷射3次，乳胶基质颗粒被分散为10微米以下，即完成精乳；

c)精乳后的乳胶基质，直接进入敞开式、无动力冷却器中冷却到45～50℃；

d)将冷却后的乳胶基质与敏化剂，按97∶3的重量比，连续混合喷射3-5次，在50℃下敏化2分钟，即得到本发明所述的乳化炸药Ⅲ。

所述的设备均与实施例4相同。

经过上述方法制备得到的乳化炸药Ⅲ，体积再无变化，测试乳化炸药性能：爆速4800～5100m/s，殉爆7cm，炸药比重1.06克/cm³

实施例7.测试实施例

采用实施例4制备乳化炸药的配方，委托广东省三○九厂在乳化炸药生产线上生产，生产的乳胶基质光折明亮，防水性能优良，在自然冷却条件下，乳胶基质存放3个月，机械搅拌加入0.15w/w％浓度的亚硝酸钠水溶液，炸药5分钟敏化完成，密度为1.08克/cm³，爆速4700m/s，无发泡后效。

此炸药经过民爆长沙检测站检测，用直径48mm的PVC管，爆速4900m/s，密度为1.06克/cm³，比现有的炸药厂生产的条状乳化炸药的性能更高。

实施例8.对比实施例

广东宏大爆破股份有限公司于2006年7月，采用某研院提供的混装车如下配方与工艺：

a)将硝酸钠、硝酸铵、水按8.1、70.5、11.7公斤的比例配制成90.3公斤的水相；将炸药复合蜡(茂名新华粤石化股份有限公司产的炸药复合蜡MF-2)、乳化剂采用一般的SP80、0#柴油按3.0、3.4、0.3公斤比例配制成6.7公斤的油相，水相加热到100℃，油相加热到85℃；

b)由齿轮泵与螺杆泵将水相、油相按93∶7输送到乳化机内乳化；

c)乳胶基质再通过封闭式冷却机冷却至60℃以下；

d)用静态混合器混合并加入0.15w/w％浓度的亚硝酸钠水溶液，30分钟后，炸药敏化仍未完成，密度为1.18克/cm³，爆速3600m/s，发泡有后效。

由上述实施例和对比例比较可以看出，本发明的外相敏化乳化炸药配方与制造工艺，比现有技术各方面都具有显著的进步。

Claims (16)

1.一种乳化炸药，它是由乳胶基质与敏化剂以95～97∶3～5的重量比混合敏化而成的；所述的乳胶基质由油相和水相按90～95％和5～10％的重量百分比乳化而成；所述的油相由乳化剂和油相材料按28～40％和60～72％的重量百分比配制而成；其中，所述的乳化剂由表面活性剂和湿润及稳定剂按40～60％和40～60％的重量百分比组成；所述的湿润及稳定剂选自聚异丁烯、丙烯酸脂、卵磷脂、液体石蜡、脂肪酸、黄原胶、聚甘油脂肪酸酯或二乙二醇中的一种或两种以上的混合物；所述的表面活性剂由选自聚异丁烯丁二酰亚胺、聚异丁烯双丁二酰亚胺或失水木糖醇单油酸酯中的一种或两种以上的混合物和由以下方法制备得到的高羟基的S-80组成：将油酸与山梨醇以等摩尔比混合，加入占反应混合物总重量0.1～0.15％的KOH，在200～250℃、负压0.05～0.1MPa的条件下，有效反应3～7小时。

2.权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于：所述的聚异丁烯分子量为2000。

3.权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于：所述的丙烯酸酯为丙烯酸正丁酯。

4.权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于：所述的脂肪酸为动物油氧化的饱和脂肪酸。

5.权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于：所述的油相材料选自柴油、机油或炸药复合蜡中的一种或两种以上的混合物。

6.权利要求5所述的乳化炸药，其特征在于：所述的油相按重量百分比，由28～40％的所述乳化剂、5～10％的机油、2～5％的柴油和53～60％的炸药复合蜡配制而成。

7.权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于：所述的水相选自硝酸铵或硝酸钠中的一种或两种的混合物与水配成的水相。

8.权利要求7所述的乳化炸药，其特征在于：所述的水相按重量百分比，由75～79％的硝酸铵、8～13％的硝酸钠及12～13％的水配制而成。

9.权利要求7所述的乳化炸药，其特征在于：所述的硝酸铵是结晶硝酸铵或颗粒硝酸铵。

10.权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于：所述的敏化剂选自亚硝酸钠或硝酸铵水溶液中的一种或两种。

11.权利要求10所述的乳化炸药，其特征在于：所述的敏化剂为亚硝酸钠和/或硝酸铵与水配成的浓度为0.15-0.30％的溶液。

12.权利要求1所述乳化炸药的制备方法，包括以下步骤：

1)将所述的乳化剂和油相材料按所述比例混合制成油相，并加热到80～85℃待用；用硝酸铵与硝酸钠中的一种或两种与水混合配制成水相，并加热到95～105℃待用；用亚硝酸钠和/或硝酸铵与水配制成0.15-0.30％浓度的敏化剂，常温待用；

2)将步骤1)得到的油相和水相按重量百分比90～95％与5～10％的比例以加压喷射的方式进行混合、预乳，得到15微米以上颗粒的乳胶基质；所述的预乳过程是用齿轮泵将步骤1)得到的油相加压到1.0～2.0MPa，用螺杆泵将步骤1)得到的水相加压到0.5～1.5MPa，再按重量百分比90～95％与5～10％，将油相和水相分别使用齿轮泵和螺杆泵加入喷射泵进行预乳，控制喷射泵的负压区压力为0.03～0.05MPa，得到的乳胶基质颗粒为15微米以上；

3)步骤2)得到的乳胶基质在0.5～1.5MPa的压力下，经过连续3～5次的加压喷射，被进一步分散、乳化，直至乳胶基质颗粒被分散为10微米以下，即完成精乳；

4)将步骤3)精乳后的乳胶基质经冷却设备从85～95℃冷却到45～60℃，再在加压状态下与所述敏化剂一起，按重量百分比95～97％与3～5％的比例以喷射方式进行分散、混合，使乳胶基质与敏化剂混合均匀，再在45～50℃下敏化1～3分钟，即得到所述的乳化炸药。

13.权利要求12所述乳化炸药的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的油相材料按重量份计，由5～10份的机油、2～5份的柴油和53～60份的炸药复合蜡配制而成。

14.权利要求12所述乳化炸药的制备方法，其特征在于：步骤1)所述的水相按重量百分比，由75～79％的硝酸铵、8～13％的硝酸钠及12～13％的水配制而成。

15.权利要求12所述乳化炸药的制备方法，其特征在于：步骤4)所述的冷却设备是敞开式无动力冷却器。

16.权利要求15所述乳化炸药的制备方法，其特征在于：所述的冷却器底部出料口直接位于敏化机料斗上方，或与螺杆泵(11)的入口连接，该螺杆泵(11)的出口与敏化工序设备连接。

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