CN1028862C

CN1028862C - 粉状硝铵炸药及其制备方法

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Publication number: CN1028862C
Application number: CN 91107051
Authority: CN
Inventors: 惠君明; 刘祖亮; 吕春绪; 王依林
Original assignee: HUADONG POLYTECHNICAL COLLEGE
Current assignee: HUADONG POLYTECHNICAL COLLEGE
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1995-06-14
Anticipated expiration: 2006-05-17
Also published as: CN1067043A

Abstract

本发明属于一种用于工程爆破的粉状硝铵炸药及其制造方法。本发明的炸药是由轻质膨松硝酸铵、木粉和复合油相材料混合组成或者是由轻质膨松硝酸铵、木粉、复合油相材料和少量TNT混合组成。虽然该装药中不含TNT或仅含少量TNT，但产品各项性能指标均分别达到国产2号、新2号和超过1号、2号、新2号岩石炸药的指标；本发明的炸药的制造方法简便，适合于工业化生产。

Description

本发明涉及一种用于工程爆破的粉状混合炸药及其制造方法，特别是一种粉状硝铵炸药及其制造方法。

常用的国产1号和2号粉状岩石硝铵炸药，其配方中分别含有14（重量%）和11（质量%）的梯恩梯（以下简称TNT，参见原五机部WJ299-65和WJ299-73）。这类炸药虽已在工程爆破中得到广泛应用，但还存在以下问题：（1）该炸药中含有较大比例的TNT，其毒性很大，制造及使用过程中既危害人体健康，又污染环境;（2）由于TNT价格不断上涨，增加了该炸药的成本;（3）该炸药在储存及使用中易吸湿、结块、影响爆炸性能，甚至失效。

这了克服上述炸药的缺点，中国专利申请CN85100399公开了一种“新型粉状硝铵炸药的制造方法与工艺”。根据该工艺方法而制得的2号铵梯油（以下简称“新2号”）岩石炸药，它由（质量%）：87.5硝酸铵、4.0木粉、7.0TNT和1.5复合油相材料混合组成（参见《新2号岩石粉状铵梯炸药的技术条件》（试行）的规定），该炸药的特点是采用复合油相材料代替部分TNT，一方面降低了炸药中的TNT含量，使TNT粉尘污染程度有所减轻;另一方面较好地克服了现有粉状硝铵炸药易吸湿结块的缺点，使产品的储存和使用性能得到了一定的改善。但该炸药及生产工艺方法仍存在以下问题：（1）该炸药的爆炸性能偏低，且不够稳定;（2）该工艺方法对炸药生产过程要求严格，工业化生产难以达到产品性能设计指标;（3）该炸药中仍有较高含量的TNT，成本和污染等问题有待进一步降低。如何解决现有技术所存在的问题，已成为当今粉状硝铵炸药技术领域中急待解决的难度较高的科研课题。

本发明的目的是为克服现有技术的缺点而提供的一种新型粉状硝铵炸药及其制造方法。本发明的炸药中不含有TNT或仅含有少量TNT，且产品各项性能指标分别达到2号、新2号和超过国产1号、2号、新2号岩石炸药的指标;本发明的制造方法简便，适合于工业化生产。

根据本发明而设计的新型粉状硝铵炸药，其特征是由（质量%）：90～93轻质膨松硝酸铵、3.5～5.5木粉和3.5～4.5复合油相材料混合组成;或者是由（质量%）：87～92轻质膨松硝酸铵、2.5～4.5木粉、2.0～4.0复合油相材料和2.0～6.0TNT混合组成。上述复合油相材料均由（质量%）：53～78柴油或（和）复合蜡、20～40松香、1.0～4.0硬脂酸和0～3.0失水山梨糖醇单油酸酯（以下简称span-80）混合组成。

根据本发明第一种技术方案而设计的粉状硝铵炸药的制造方法是：第一步是由预制的轻质膨松硝酸铵和木粉进行破碎、混合，温度为20～60℃、时间为15～29min;第二步是由柴油或（和）复合蜡、松香、硬脂酸、span-80组成的复合油相材料与第一步混合的物料进行碾混，温度为60～65℃、时间为10～20min;第三步将第二步混合后的物料冷却（其物料温度降至40℃以下）;第四步将第三步冷却后的物料进行成品包装，制得无梯粉状硝铵炸药产品。根据本发明第二种技术方案而设计的粉状硝铵炸药的制造方法是：第一步是由预制的轻质膨松硝酸铵和木粉进行破碎、混合，温度为20～60℃、时间为15～20min;第二步是由柴油或（和）复合蜡、松香、硬脂酸、span-80组成的复合油相材料与第一步混合的物料进行混合，温度为40～55℃、时间为4～6min;第三步是由粉状TNT与第二步混合后的物料进行碾混，温度为60～65℃、时间为10～20min;第四步将第三步混合后的物料冷却（其物料温度降至40℃以下）;第五步将第四步冷却后的物料进行成品包装，制得少梯粉状硝铵炸药产品。上述两种制造方法的共同特征在于预制轻质膨松硝酸铵的第一种方法是：首先将普通硝酸铵溶于水中，并同时加入阳离子或阴离子表面活性剂（加入量为硝酸铵总质量的0.05～0.3%），得到浓度为88～93（重量%）、温度为110～130℃的硝酸铵溶液;然后在真空条件下析晶，析晶时真空度为0.085～0.095MPa，时间为10～15min，即制得水分含量≤0.3（重量%）的轻质膨松硝酸铵。预制轻质膨松硝酸铵的第二种方法是：首先将普通硝酸铵溶于水中，并同时加入阳离子或阴离子表面活性剂（加入量为硝酸铵总质量的0.03～0.2%），得到浓度为75～90（重量%）、温度为70～90℃的硝酸铵溶液;然后进行降温析晶，温度降至≤45℃;物料经固液分离至水份含量≤5（重量%），再经干燥至水份含量≤0.3（重量%），即制得轻质膨松硝酸铵。

本发明的炸药的设计原理是：本发明的炸药中不含或仅含少量TNT敏化剂，又要求具有较高的爆炸性能，因此提高该炸药的起爆感度和爆炸反应速度是技术关键。粉状硝铵炸药属非均质炸药，从其爆轰机理和起爆机理分析，设计的硝铵炸药各组分颗粒越细、比表面越大、混合越均匀、越有利于空隙的增加、越易于起爆和爆炸反应越迅速、越完全。因此本发明提出对该炸药的主体成份硝酸铵进行改性，即改变其晶形结构、提高细度和比表面。采用这种改性的轻质膨松硝酸铵代替传统的普通硝酸铵，再辅以优选的高热值油相材料、既易于在轻质膨松硝酸铵颗粒上辅展和沿微孔渗透，又有适当的稠度和附着力，保证混合充分均匀性和足够的稳定性;使制得的混合的炸药具有充足的空隙、缺陷和较大的反应界面，达到在不含TNT或仅含少量TNT敏化剂时具有优异的爆炸性能。本发明炸药的制造方法的设计原理：主要是针对预制轻质膨松硝酸铵而提出的。利用硝酸铵在水溶液中结晶时，由于表面活性剂的作用，干扰晶核的生长，使本发明提出的真空结晶法和降温结晶能够法制得多裂纹、多孔隙片状和多缺陷微细针状轻质膨松硝酸铵晶体，它具有极易粉碎的特点，经简单破碎即可获得高细度、高比表面的轻质膨松颗粒。采用上述设计原理可提高本发明硝铵炸药的起爆感度、爆速和威力，以达到克服现有技术缺点的目的。

本发明与现有技术相比，其显著特点是：（1）本发明的炸药中不含TNT或仅含少量TNT，因而消除或减轻了TNT污染环境和危害人体健康的问题。（2）炸药的配方设计合理，特别是采用轻质膨松硝酸铵作为炸药的主体成分，可有效地提高炸药的起爆感度和爆炸反应速度，使无梯炸药达到国产2号、新2号炸药的爆炸性能指标，少梯炸药达到和超过国产1号、2号、新2号炸药的爆炸性能指标，特别是炸药的爆速、猛度和威力达到当前粉状硝铵炸药的最好水平;其抗结块性、防吸湿性和贮存性能均优于新2号炸药。（3）产品的原材料成本比现有产品有较大幅度下降，无梯炸药比2号和新2号炸药分别下降360元/吨和250元/吨;少梯炸药比2号和新2号岩石硝铵炸药分别下降270元/吨和150元/吨。（4）本发明的炸药的制造方法设计合理，易于工业化实施，生产效率较高，有利于大批量生产、具有工业化推广应用价值。本发明经反复试验和验证，产品性能优、工艺稳定可靠。

本发明的具体实施方案由附图和实施例给出。

图1是无梯粉状硝铵炸药制造方法（之一）的工艺流程示意图。

图2是无梯粉状硝铵炸药制造方法（之二）的工艺流程示意图。

图3是少梯粉状硝铵炸药制造方法（之一）的工艺流程示意图。

图4是少梯粉状硝铵炸药制造方法（之二）的工艺流程示意图。

以下结合附图对本发明作进一步详细描述。

本发明提出的粉状硝铵炸药的制造工艺中所采用的各种原材料均符合化工部部颁标准或企业标准。

实施例1（以生产220kg粉状硝铵炸药为例）：

选择粉状硝铵炸药的质量比：轻质膨松硝酸铵92%，木粉4%和复合油相材料4%;复合油相材料的质量配比为：柴油50%、松香25%、复合蜡22.5%、硬脂酸1.25%和（span-80）1.25%。

按照上述配比，实施步骤如下：

第一步，称取202.4kg硝酸铵，加入反复循环使用的浓度约66%的300kg硝酸铵母液中，在搅拌下升温至80℃，使硝酸铵全部溶解;然后加入阳离子表面活性剂十八烷胺醋酸盐600g;待表面活性剂溶解后，在搅拌下降温至35℃左右;再将此悬浮液进行离心分离，滤饼含水量控制在≤4%，滤液为浓度66%的硝酸铵母液仍可回收循环反复利用;滤饼经加热烘干至水份含量≤0.3%，由此制得轻质膨松硝酸铵，备用。

第二步，先称取复合蜡1.98kg和松香2.2kg，在130℃的温度条件下，于熔化锅中熔混;全部熔混后、再加入柴油4.4kg、硬酯酯0.11kg和（span-80）0.11kg，在90±5℃的温度条件下继续熔混;全部混熔后在70℃左右保温，备用。

第三步，将第一步制得的轻质膨松硝酸铵202.4kg在轮碾机中升温至60℃，碾压15分钟后加入经粉碎、干燥的木粉8.8kg，于60℃下碾混10分钟，最后均匀加入第二步已配好的复合油相材料8.8kg，于60℃下继续混拌15分钟后出料。

第四步，将混好的物料凉药至40℃以下，在螺旋装药机中装药，再经包装和装箱，即为产品。

产品性能：当装药直径32mm、装药密度0.95～1.08g·cm³时。炸药爆速3210m·s^-1、威力356ml、猛度14.5mm、殉爆6cm。

实施例2（以生产220kg粉状硝铵炸药为例）：

选择粉状硝铵炸药的质量配比为：轻质膨松硝酸铵90.5%、木粉3.25%、复合油相材料3.5%和TNT2.75%。复合油相材料的质量比是：柴油50%、松香25%、复合蜡20%、硬脂酸2.5%和（span-80）2.5%。

按照上述配比，实施步骤如下：

第一步，称取199.1kg硝酸铵和390g十八烷胺醋酸盐，溶解于20kg水中;升温至120℃并全部溶解后，将该溶液放入真空结晶机中，在真空度0.09±0.005MPa条件下抽真空15min，即制得水份含量≤0.3（质量%）的轻质膨松硝酸铵，备用。

第二步，先称取复合蜡1.54kg和松香1.93kg，在120℃温度下于熔化锅中熔混;全部熔混后加入柴油3.85kg、硬脂酸0.19kg和（span-80）0.19kg，在80±5℃条件下混熔均匀保温，备用。

第三步，将第一步得到的轻质膨松硝酸铵199kg和经粉碎、干燥的木粉7.15kg一起粉碎、混合15min后，于50±5℃条件下均匀加入第二步准备好的复合油相材料7.7kg，混碾5min;再均匀加入粉碎合格的粉状TNT6kg，于60℃下继续混碾15min后出料。

第四步，同实施例1的第四步。

产品性能：当装药直径32mm、装药密度0.95～1.0g·cm³时。爆速3560m·s^-1、威力406ml、猛度16.2mm、殉爆6cm。撞击感度和磨擦感度均为零。

实施例3（以生产1kg粉状硝铵炸药为例）：

选择粉状硝铵炸药的质量配比为：轻质膨松硝酸铵89%、木粉3%、TNT5%和复合油相材料3%。复合油相材料的质量配比为：柴油50%、松香25%、复合蜡22.5%、和硬脂酸2.5%。

按照上述配比，实施步骤如下：

第一步，称取890g硝酸铵和1.5g十八烷胺硝酸盐，溶解于90g水中;升温至125℃并全部溶解后，将该溶液放入真空结晶器内，在真空度0.095MPa条件下抽真空10min，即制得水份含量≤0.3（质量%）的轻质膨松硝酸铵，备用。

第二步，先称取复合蜡6.75g和松香7.5g，在120℃的温度条件下，于烧杯中熔混;全部熔混后，再加入柴油15g和硬脂酸0.75g，在90±5℃的温度条件下，继续混溶;全部混熔后，在80℃左右条件下保温，备用。

第三步，将第一步的轻质膨松硝酸铵890g和干燥细碎的木粉30g在小型球磨机中球磨20min;再将此混合物倒在已预热的混药盘上加热;至药温升至约50℃时，加入第二步配制的复合油相材料30g，混拌均匀后再加入粉状TNT50g;于60℃左右条件下继续混拌15min后出料，然后凉药、装药。产品性能：当装药直径32mm、装药密度0.95～1.0g·cm³时。爆速3714m·s^-1、猛度16.5mm、殉爆8cm。威力418ml。

实施例4（以生产1kg粉状硝铵炸药为例）：

选择粉状硝铵炸药的质量配比：轻质膨松硝酸铵89%、木粉3%、复合油材料3%和TNT5%。复合油相材料的质量配比为：复合蜡22.5%、松香25%、柴油50%和硬脂酸2.5%

按照上述配比，实施步骤如下：

第一步，所用的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，用量为1.2g，其余全部同实施3的第一步。

第二步，全部同实施例3的第二步。

第三步，全部同实施例3的第三步。

产品性能：当装药直径32mm、装药密度0.95～1.0g·cm³时，爆速3670m·s^-1、猛度16.4mm、殉爆7cm。

实施例5（以生产1kg粉状硝铵炸药为例）：

选择粉状硝铵炸药的质量配比：轻质膨松硝酸铵88.5%、木粉3%、TNT6%和复合油相材料2.5%。复合油相材料的质量配比为：复合蜡20%、松香25%、柴油51%和硬脂酸4%。

按照上述配比，实施步骤如下：

第一步所用的硝酸铵为885g，阴离子表面活性剂为本领域常用的C₁₂-C₁₈烷基磺酸钠，用量1.5g，其余全部同实施例3的第一步。

第二步，除各复合油相材料的质量为复合蜡5g、松香6.25g柴油12.75g和硬脂酸1g外，其余操作全部同实施例3的第二步。

第三步，除各材料的质量为轻质膨松硝酸铵885g、复合油相材料25g和粉状TNT60g外，其余均同实例3的第三步。

产品性能：当装药直径32mm、装药密度0.95～1.0g·cm³时。爆速3590m·s^-1、猛度16mm、殉爆8cm、威力403ml。

实施例6（以生产1kg粉状硝铵炸为例）：

选择粉状硝铵炸药的质量配比：轻质膨松硝酸铵90.8%，木粉3.6%，复合油相材料3.6%和TNT2%。复合油相质量配比是：复合蜡26%、松香30%、柴油40%和硬脂酸4%。

按上述配比，实施步骤如下：

第一步，所用硝酸铵908g，表面活性剂十八烷胺醋酸盐1g，其余全部同例3的第一步。

第二步，除所用复合油相材料为复合蜡9.36g、松香10.8g、柴油14.4g、硬脂酸1.44g外，其余全部同例3的第二步。

第三步，除各材料的质量为：膨松硝酸铵908g、木粉36g、复合油相36g和TNT20g外，其余全部同例3的第三步。

产品性能：当装药直径32mm、装药密度0.95～1.0g/cm³时，爆速3540m/s^-1、猛度15.7mm、威力395ml、殉爆6cm。

上述实施例1～3中，除选用十八烷胺醋酸盐和硝酸盐阳离子表面活性剂外，若选用十八烷胺有其它盐类也具有同样的效果。

Claims

1、一种用于工程爆破的粉状硝铵炸药，其特征是由(质量%)：90～93轻质膨松硝酸铵、3.5～5.5木粉和3.5～4.5复合油相材料混合组成。

2、一种用于工程爆破的粉状硝铵炸药，其特征是由（质量%）：87～92轻质膨松硝酸铵、2.5～4.5木粉、2.0～4.0复合油相材料和2.0～6.0TNT混合组成。

3、根据权利要求1或2所述的炸药，其特征是复合油相材料由（质量%）：53～78柴油或/和复合蜡、20～40松香、1.0～4.0硬脂酸和0～3.0span-80混合组成。

4、一种制造权利要求1所述的粉状硝铵炸药的方法，第一步是由预制的轻质膨松硝酸铵和木粉进行破碎、混合，温度为20～60℃、时间为15～20min;第二步是由柴油或/和复合蜡、松香、硬脂酸、span-80组成的复合油相材料与第一步混合的物料进行碾混，温度为60～65℃时间为10～20min;第三步将第二步混合后的物料冷却、温度降至40℃以下;第四步将第三步冷却后的物料进行成品包装，制得粉状硝铵炸药产品。

5、一种制造权利要求2所述的粉状硝铵炸药的方法，第一步是由预制的轻质膨松硝酸铵和木粉进行破碎、混合，温度为20～60℃、时间为15～20min;第二步是由柴油或/和复合蜡、松香、硬脂酸、spsn-80组成的复合油相材料与第一步混合的物料进行混合，温度为40～55℃、时间为4～6min;第三步是由粉状TNT与第二步混合的物料进行碾混，温度为60～65℃、时间为10～20min;第四步将第三步混合后的物料冷却、温度降至40℃以下;第五步将第四步冷却后的物料进行成品包装、制得粉状硝铵炸药产品。

6、根据权利要求4或5所述的粉状硝铵炸药的制造方法，其特征在于预制轻质膨松硝酸铵的方法，首先将普通硝酸铵溶于水中，并同时加入阳离子或阴离子表面活性剂、加入量为硝酸铵总质量的0.05～0.3%，得到浓度为88～93（重量%）、温度为110～130℃的硝酸铵溶液;然后在真空条件下析晶，析晶时真空度为0.085～0.095MPa、时间为10～15min，由此制得水分含量＜0.3（质量%）的轻质膨松硝酸铵。

7、根据权利要求4或5所述的粉状硝铵炸药的制造方法，其特征在于预制轻质膨松硝酸铵的方法，首先将普通硝酸铵溶于水中，并同时加入阳离子或阴离子表面活性剂、加入量为硝酸铵总质量的0.03～0.2%，得到浓度为75～90（质量%）、温度为70～90℃的硝酸铵溶液;然后进行降温析晶，温度降至＜45℃，物料进行固液分离至水分＜5（重量%），再经干燥至水分＜0.3（质量%），即制得轻质膨松硝酸铵。

8、根据权利要求6或7所述的粉状硝铵炸药的制造方法，其特征是阳离子表面活性剂为十八烷胺盐。

9、根据权利要求6或7所述的粉状硝铵炸药的制造方法，其特征是阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或C₁₂-C₁₈烷基磺酸钠。