CN102351618B - 一种抗水改性铵油炸药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种抗水改性铵油炸药制备技术，提供了一种具有功能性粉体高理化性能的无梯高性能粉状铵油炸药的制备技术，具体是采用机械力化学改性的工艺模式，通过添加一种富含疏水因子的抗水型复合油相使炸药具有优良的抗水性能；通过添加密度调节剂合理调节炸药密度，使之具有良好的爆轰感度与传爆性能。与原工艺相比，以本发明所述的技术制备的抗水型改性铵油炸药，配方合理、先进，安全可靠，产品具有良好的防潮防结块性能、抗水性能及爆炸性能，适合工业化生产。

Description

一种抗水改性铵油炸药及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于爆破工程的改性铵油炸药及其制备方法，尤其涉及一种抗水改性铵油炸药及其制备方法。

背景技术

粉状类硝铵炸药主要包括铵油炸药与铵梯炸药两大类。铵油炸药通常由硝酸铵与柴油混合而成，而铵梯炸药含有10～20%的TNT做敏化剂，爆炸性能明显优于铵油炸药，但是TNT有毒、污染严重、成本高且不利于生产安全；铵油类炸药成本低、生产工艺简单，但存在起爆感度低、爆炸性能差、易渗油变质、不利储存等一系列缺陷。同时两类炸药均易吸结块、抗水性能差且爆轰速度低，从而限制了这两类炸药的广泛应用。

为了克服上述技术缺陷，从上世纪80年代开始，我国广大学者对如何提高铵油炸药性能与降低铵梯（油）炸药中TNT含量进行了广泛而深入的研究，并取得了重大突破，于本世纪初在炸药中彻底淘汰了TNT，生产本质安全水平大幅度提高，而炸药性能基本达到了原2号岩石铵梯炸药性能。相继出现了膨化铵油炸药、改性铵油炸药，如中国专利CN1088901A粉状铵油炸药及其制造方法，中国专利CN1468832A一种改性粉状硝铵炸药及其制造方法，中国专利CN101417909A 一种粉状硝铵炸药及其制备方法、设备，中国专利CN101139236A一种改性铵油炸药负压静态连续生产方法，中国专利CN201106026Y改性铵油炸药连续化生产设备。但是，用上述各种方法生产的改性铵油炸药虽然运用表面活性原理依靠不同的技术途径对硝酸铵进行了改性处理，并通过各种技术措施使复合油相在改性硝铵表面形成的油膜强度与包覆状况大为改善，但并未彻底解决炸药的防潮结块问题，炸药的抗水能力亦无明显提高。

根据中国专利CN1468832A一种改性粉状硝铵炸药及其制造方法所述生产的改性铵油炸药，因炸药基本不具备抗水性能、改性硝铵致密坚实致使炸药密度偏大而导致炸药传爆性能衰减较快，普遍存在拒爆现象。

高威力高性能硝铵炸药是国外矿用炸药的重要发展趋势。因此在目前工业炸药界着力研究如何使粉状硝铵炸药具有高体积威力高性能的背景下，如何解决上述问题，成为当今工业粉状硝铵炸药技术领域中亟待解决的科研课题。

发明内容

本发明的目的就在于使用抗水型复合油相及高性能改性硝铵添加剂、根据炸药零氧平衡的原则合理调节炸药组成与配比，进而生产具有优良抗水性能与爆轰感度的改性铵油炸药，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种抗水改性铵油炸药，其原料重量的百分比为：

硝酸铵：65～95%

抗水型复合油相：3～5%

木粉：4～7%

工业盐：10～20%

密度调节剂：0～5%

高性能改性硝铵添加剂：0.2～0.5%。

所述抗水型复合油相其组分和质量分数为：

氢化植物脂肪酸：5～30%

植物提取物：20～60%

植物油脂：5～20%

减压蜡膏：20～50%

表面活性剂：0.5～3%。

所述高性能改性硝铵添加剂其组分和质量分数为：

十八烷胺硫酸盐：50～90%

硬脂酸钠：10～40%

分散剂F：0～10%

白土：10～20%。

所述的密度调节剂为玻璃微球、聚氨酯泡沫、膨胀珍珠岩、树脂微球、高吸水树脂的一种或几种的混合物。

一种抗水改性铵油炸药，其制备方法包括以下步骤：

第一步：将粗碎、过筛、除铁、预混有改性剂的硝酸铵，从硝酸铵连续改性机的进料端口均匀加入，在机内被充分研磨、粉碎、混合、干燥完成改性，改性机内温度100～150℃，物料在机内停留时间为2～10min；

第二步：将改性硝酸铵与其它原料分别经连续球磨机的各入料口进入连续球磨机内混合、冷却；物料在机内停留时间为2～10min，出药温度为50～70℃；

第三步：将复合油相采用变频技术经油相流量计计量，其它物料经定量螺旋计量；将混合好的物料经轨道输送车输送至包装间进入凉药螺旋凉药至50℃以下进行装药包装即成改性铵油炸药。

以上所述的改性工艺为机械力化学改性。机械力化学改性学说认为，磨矿粉碎过程中消耗的机械能除了使颗粒细化外，还有相当部分用于改变颗粒的晶格与表面结构，从而呈现活性提高，相间反应能力增强的激活现象。因机械力作用而引起的矿物颗粒物理结构的变化和物理化学性质的变化称为机械力化学效应，利用机械力化学效应进行矿物表面改性的工艺称为机械力化学改性。机械力化学改性被认为是当今最具有发展前景的高效改性方法。

要提高改性铵油炸药的爆炸性能，氧化剂与还原剂必须充分接触；要提高改性铵油炸药的抗水性，在极易吸湿的硝酸铵的表面必须形成均一稳定的疏水油膜；要提高改性铵油的爆轰感度，按照炸药爆轰理论，炸药必须具有合适的装药密度。

本发明的设计原理是：硝酸铵在高效改性机内利用高性能硝铵改性添加剂的高效改性、分散作用制得比表面积大、微孔数量众多的改性硝铵；按照表面化学理论，硝酸铵是一种极性强、表面能高的物质，抗水型复合油相主要由高热值的长碳链植物燃料组成，植物燃料含多种活性基团，并能提供有效氧，具有自激活功能。在表面活性剂的双亲特性与球磨机的连续研磨的双重作用下，复合油相的亲水基以氢键和静电作用与硝酸铵颗粒紧密结合，而亲油基指向硝酸铵间的外侧，当复合油相与硝酸铵颗粒混合时便容易高度分散在硝酸铵粉粒表面进而形成均一稳定的油膜，不仅增大了两者间的接触面积和结合紧密程度，利于爆轰反应的形成与加速，而且可能封闭形成微小气泡，利于“热点”的形成。同时复合油相中含有高浓度的疏水因子，分散与包裹力强，在硝酸铵颗粒表面形成均一稳定且厚度适中的疏水油膜，从而具有良好的抗水性能；适度调节木粉与密度调节剂的含量有效调控炸药的密度，使之具有合适的爆轰感度与优良的传爆性能。

有益效果：

以本发明所述的技术制备的改性铵油炸药与现有技术相比，其显著特点是：（1）高性能改性硝铵添加剂对硝酸铵的物理化学性能改性显著，制得的改性硝酸铵比表面积与微孔数量明显增多并显著将硝酸铵的晶变温度由32.1℃提高至50℃左右；（2）复合油相富含多种表面活性剂及高浓度的疏水因子，分散与包裹力强，易在硝酸铵颗粒表面形成均一稳定、结合紧密的疏水油膜，生产的改性铵油炸药具有优良的防潮防结块与抗水性能；同时复合油相能提供有效氧，具有自激活功能，高强度的疏水油膜牢固封闭改性硝酸铵的微小气泡，形成大量“热点”，利于爆轰反应的形成与加速，产品得以具有良好的贮存稳定性能与爆炸性能；（3）产品具有适宜的堆积密度与传爆感度；（4）本发明的炸药的爆炸性能好，爆速达3500～4000m/s，做功能力≥340mL，浸水后殉爆距离≥2cm；（5）本发明的炸药配方合理、先进，工艺简单、安全可靠，适合工业化生产。以上有益效果表明改性铵油炸药具有很高的实用价值和很强的生命力。

具体实施方式

下面举实例对本发明进行详细描述。

1、抗水型复合油相的制备

所述抗水型复合油相其组分和质量分数为：氢化植物脂肪酸：25%；植物提取物：30%；植物油脂：8%；减压蜡膏：35%；表面活性剂：2%。制备工艺步骤为：先将各种组分在单独的熔化槽内加热升温至70～80℃，再将组分按质量分数的配比要求通过油泵经电子秤计量后一次泵入反应釜内，搅拌、过滤、灌装。

高性能改性剂的制备

所述高性能改性硝铵添加剂其组分和质量分数为：十八烷胺硫酸盐：70%；硬脂酸钠：15%；分散剂F：5%；白土：10%。制备工艺步骤为：先将上述各种物料在90℃烘烤至水分≤1.5%，待物料冷却至30℃，再将十八烷胺硫酸盐粉碎至120目，然后将各物料按配比要求加入专用混合设备中混合均匀出料、包装。产品水分≤2.5%，细度100%过100目筛。

改性铵油炸药制备工艺

将粗碎、过筛、除铁、预混有改性剂的原材料硝酸铵，从硝酸铵连续改性机的进料端口均匀加入，在机内被充分研磨、粉碎、混合、干燥完成改性，改性机内温度120～140℃，物料在机内停留时间为4～6min；将改性硝酸铵与其它原料分别经连续球磨机的各入料口进入连续球磨机内混合、冷却。物料在机内停留时间为4～6min，出药温度为55～65℃。复合油相采用变频技术经油相流量计计量，其它物料经定量螺旋计量；将混合好的物料经轨道输送车输送至包装间进入凉药螺旋凉药至50℃以下进行装药包装即成改性铵油炸药。

4、炸药成品试验

实施例1

①配方：硝酸铵：90.5%；木粉：4.5%；抗水型复合油相：4.0%；密度调节剂：1.0%；高性能改性硝铵添加剂：0.3%（外加）；

②实施时间：2008年3月至2008年4月；

③连续实施产量：150t；

④实施效果及实测性能指标：爆速3500～3800m/s；殉爆4～6cm，浸水后3～4cm；猛度14～16mm；药卷密度0.98～1.07g/cm3；药卷水份0.10～0.25%；药体状态：松散好装药；贮存稳定期8个月以上，指标基本不衰减。

实施例2

①配方：硝酸铵：90.0%；木粉：5.0%；抗水型复合油相：4.0%；密度调节剂：1.0%；高性能改性硝铵添加剂：0.3%（外加）；

②实施时间：2008年5月至2008年6月； 

③连续实施产量：400t；

④实施效果及实测性能指标：爆速3600～4000m/s；殉爆4～6cm，浸水后3～4cm；猛度14～16mm；药卷密度0.95～1.05g/cm3；药卷水份0.10～0.20%；爆轰连续性试验：十五支∮32药卷在空气中一支接一支连续摆直，一端用一发8号雷管起爆，全部爆轰，测得最后一支药柱的爆速为3564m/s；药体状态：松散好装药；贮存稳定期8个月以上，指标基本不衰减。

实施例3

①配方：硝酸铵：90.0%；木粉：5.5%；抗水型复合油相：3.5%；密度调节剂：1.0%；高性能改性硝铵添加剂：0.3%（外加）；

②实施次数及试验药量：5次，计50t；

③实施效果及实测性能指标：爆速3600～3900m/s；殉爆5～6cm，浸水后2～4cm；猛度15～16mm；药卷密度0.95～1.02g/cm3；药卷水份0.10～0.20%；药体状态：松散好装药；贮存稳定期8个月以上，指标基本不衰减。

实施例4

①配方：硝酸铵：88.5%；木粉：5.0%；抗水型复合油相：4.0%；密度调节剂：2.5%；高性能改性硝铵添加剂：0.3%（外加）；

②实施次数及试验药量：4次，计150t；

③实施效果及实测性能指标：爆速3600～4100m/s；殉爆5～7cm，浸水后2～4cm；猛度14～16mm；药卷密度0.93～1.0g/cm3；药卷水份0.10～0.25%；药体状态：松散好装药；贮存稳定期8个月以上，指标基本不衰减。

实施例5

①配方：硝酸铵：69.5%；木粉：4.5%；抗水型复合油相：3.0%；密度调节剂：3.0%；工业盐：20.0%；高性能改性硝铵添加剂：0.3%（外加）；

②连续实施产量：100t；

③实施效果及实测性能指标：爆速3000～3400m/s；殉爆4～6cm，浸水后2～3cm；猛度12～14mm；药卷密度0.95～1.05g/cm3；药卷水份0.10～0.20%；爆轰连续性试验：十支∮32药卷在空气中一支接一支连续摆直，一端用一发8号雷管起爆，全部爆轰，测得最后一支药柱的爆速为3078m/s；药体状态：松散好装药；贮存稳定期6个月以上，指标基本不衰减。

由此可得出结论，若要所述岩石型改性铵油炸药达到最好的效果，其理想配比为：

硝酸铵：89.5±1.0%；木粉：5.0±0.5；抗水型复合油相：3.5±0.5%；密度调节剂：2.0±1.0%；高性能改性硝铵添加剂：0.3%（外加）。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定                                                

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Claims (4)

1.一种抗水改性铵油炸药，其特征在于，其原料重量的百分比为：

硝酸铵：65～95%

抗水型复合油相：3～5%

木粉：4～7%

工业盐：10～20%

密度调节剂：0～5%

高性能改性硝铵添加剂：0.2～0.5%；

所述高性能改性硝铵添加剂其组分和质量分数为：

十八烷胺硫酸盐：50～90%；

硬脂酸钠：10～40%；

分散剂F：0～10%；

白土：10～20%。

2.根据权利要求1所述的一种抗水改性铵油炸药，其特征在于，所述的密度调节剂为玻璃微球、聚氨酯泡沫、膨胀珍珠岩、树脂微球、高吸水树脂的一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种抗水改性铵油炸药，其特征在于，所述抗水改性铵油炸药其组分和质量分数为：硝酸铵：89.5±1.5%；木粉：5.0±0.5%；抗水型复合油相：3.5±0.5%；密度调节剂：2.0±1.0%；外加的高性能改性硝铵添加剂：0.3%。

4.一种抗水改性铵油炸药的制备方法，其特征在于，其原料重量的百分比为：

硝酸铵：65～95%

抗水型复合油相：3～5%

木粉：4～7%

工业盐：10～20%

密度调节剂：0～5%

高性能改性硝铵添加剂：0.2～0.5%；

所述高性能改性硝铵添加剂其组分和质量分数为：

十八烷胺硫酸盐：50～90%；

硬脂酸钠：10～40%；

分散剂F：0～10%；

白土：10～20%；

其制备方法包括以下步骤：

第一步：将粗碎、过筛、除铁、预混有高性能改性硝铵添加剂的原材料硝酸铵，从硝酸铵连续改性机的进料端口均匀加入，在机内被充分研磨、粉碎、混合、干燥完成改性，改性机内温度100～150℃，物料在机内停留时间为2～10min；

第二步：将改性硝酸铵与其它原料分别经连续球磨机的各入料口进入连续球磨机内混合、冷却；物料在机内停留时间为2～10min，出药温度为50～70℃；

第三步：将复合油相采用变频技术经油相流量计计量，其它物料经定量螺旋计量；将混合好的物料经轨道输送车输送至包装间进入凉药螺旋凉药至50℃以下进行装药包装即成改性铵油炸药。