CN103288568B - 用于地下矿爆破的散装乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

用于地下矿爆破的散装乳化炸药及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于地下矿爆破的散装乳化炸药及其制备方法，它是由下列重量份配比的原料组成：水相93.0～97.0、复合油相4.8～7.2及亚硝酸钠0.06～0.15。其制备方法是，按上述配方比例加热混合等步骤制得。用于地面制乳装药车工艺生产中，在线速度5.52m/s，或≤500转/分的低剪切速率条件下快速乳化，乳胶基质60℃粘度30000～50000 mPa·s，乳胶基质贮存期达到一年以上，乳胶基质远距离运输半径1500公里，抗水达到三个月以上，具有适宜的流动性，满足上向炮孔装药要求，在孔径50～100㎜时，装药深度达到30m，乳化炸药粘着性好，确保药柱不下滑，有毒有害气体含量＜50L/kg。

Description

用于地下矿爆破的散装乳化炸药及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种工业炸药领域，尤其是涉及一种用于地下矿爆破的散装乳化炸药及其制备方法。
背景技术
随着我国现代化进程的发展，对资源的需求急剧增加，大规模的露天开采，为我国工业的发展做出了巨大的贡献，由于露天开采深度的逐年增加，一些矿山越来越不适应露天开采要求。为最大限度的开采利用不可再生的矿产资源，解决矿山可持续发展和稳定生产规模重大问题，采用地下开采方式生产的矿山企业逐渐增多。目前，国内在地下爆破工程中普遍采用包装类成品炸药，该类炸药成本高，炸药感度高，运输危险，爆破产生大量有毒有害气体。一些大型地下铁矿爆破采用无底柱分段崩落采矿法使用国产装药器填装粉状、粒状或粘性粒状炸药，装药机械化程度很低，工作强度大。国内一些科研院校开展了地下散装乳化炸药地面制乳装药车工艺设备的研制，该工艺在地面制备地下散装乳化炸药基质，再装入高机械化、高自动化的地下装药车运送到地下作业面，经泵送、敏化装入地下爆区上向炮孔中制成井下散装乳化炸药，在工艺设备的研制上取得了可喜的进展，但是地下散装乳化炸药配方基本上还是采用混装车露天散装乳化炸药配方，其组份是由下列重量份配比的原料组成：
硝酸铵                       65.0～85.0
硝酸钠                       0.0～15.0
水                         10.0～25.0
硫脲                        0.01～0.10
硝酸                        0.01～0.03
亚硝酸钠                      0.06～0.15
Span-80乳化剂                   1.2～2.5
机油                        1.0～2.0
柴油                        1.0～2.5
蜡                           0～1.0
乳化时需在高剪切速率（≥1000转/分）条件下乳化，所制备的地下散装乳化炸药不尽理想，乳胶基质稳定性差，贮存期短，远距离配送极易破乳折晶，乳化炸药粘着性不好、药柱易下滑，不能很好的满足地面制乳地下装药车上向炮孔装药工艺要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能使其复合油相与水相能够在低剪切速率条件下快速乳化、实现地下散装乳化炸药生产本质安全、制备的乳胶基质具有高稳定性和乳化炸药具有粘着性好，能够较好地满足地下装药车上向炮孔装药工艺要求的用于地下矿爆破的散装乳化炸药。
本发明的再一个目的是提供一种用于地下矿爆破的散装乳化炸药的制备方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
按照本发明的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于，它是由下列重量份配比的原料组分构成：
水相                                   93.0～95.0
复合油相                               4.8～7.2
亚硝酸钠                               0.06～0.15
其中，下列重量份配比的原料组成为水相：
硝酸铵                                 65.0～80.
硝酸钠                                 0.0～15.0
水                                    10.0～25.0
硫脲                                  0.01～0.10
碳酸钠                                0.01～0.02
醋酸                                  0.04～0.08
其中：亚硝酸钠，按其重量百分比配制成5～25％的水溶液为敏化剂；
其中：复合油相是由下列重量份配比的原料组成：
基础油MVI                             32.0～38.0
基础油HVI                              6.0～12.0
液体石蜡                               14.0～22.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂           25.0～31.0
大豆卵磷脂                              3.5～4.5
月桂酸单甘油酯                          2.5～3.5
烷基酚聚氧乙烯醚OP-10                   1.2～1.8
N－十二烷基二甲胺                       1.2～1.8
大红粉3132                             0.1～0.3
复合油相制备方法是：
将基础油MVI、基础油HVI、液体石蜡加入反应釜中，并在40℃温度下搅拌10分钟，制成燃料油混合物；
在常压下开启搅拌器，依次加入酯类极性多官能团新型高分子乳化剂、大豆卵磷脂、月桂酸单甘油酯、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、N-十二烷基二甲胺及大红粉3132 ，在80～110℃下混合搅拌30分钟，再加上述入燃料油，在100～120℃温度下搅拌20分钟，制得复合油相；
其中：酯类极性多官能团高分子乳化剂制备方法是：
将80.1g聚异丁烯马来酸酐（数均相对分子质量＝1309）、浓度为40wt％的KOH 水溶液1.5g和53.2g HO（CH 2 ） 2 O(CH 2 -CH 2 O) 10 （CH 2 ） 2  OH混合均匀，加热抽真空，在180℃、-0.O7MPa 条件下酯化反应4小时后，降温至105℃ ，加入80.2g浓度为40wt％的十二烷基磺酸钠水溶液，再常压恒温反应1小时，即得，运动粘度（100℃）:2452.8mm2/s；酸值（mg KOH/g ):22 . 5。
按照本发明所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药的制备方法：其特征在于，包括下列步骤：
a、水相制备：按乳化炸药配方原料重量份数，向溶解罐内加热水，水温达到70℃以上时，启动搅拌系统，开始加入硝酸铵、硝酸钠、硫脲和碳酸钠，投料过程中如温度降至50℃时，停止投料，待温度升至70℃以上再继续投料，再加入醋酸，保温备用；
b、复合油相添加：将复合油相热交换器的温度设定在40～50℃，添加复合油相的过程中要时刻注意观察罐上的液位计，罐内油相液面高度不得高于油相罐的2/3，油相溶液经搅拌或循环10分钟后备用；
c、制乳工序：水相溶液温度达到72-75°C，复合油相温度达到40-50°C时，按水相93～95重量份、复合油相4.8～7.2重量份、进行制备乳胶基质，输送到乳胶基质储存罐备用；
d、使用时将乳胶基质及亚硝酸钠水溶液，装入地下散装乳化炸药装药车，运送到地下爆破现场，乳胶基质通过泵送、注入敏化剂，直接装入地下上向爆破炮孔中，制得用于地下爆破的散装乳化炸药。
按照本发明所述的用于地下矿爆破散装乳化炸药，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：硝酸铵74.41、水19.68、硫脲0.05、碳酸钠0.01、醋酸0.05、复合油相5.7、亚硝酸钠0.10。
按照本发明所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：硝酸铵74.40、水19.67、硫脲0.05、碳酸钠0.01、醋酸0.05、复合油相5.7、亚硝酸钠0.12。
按照本发明所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：硝酸铵71.12、硝酸钠7.13、水15.24、硫脲0.05、碳酸钠0.01、醋酸0.05、复合油相6.3、亚硝酸钠0.10。
按照本发明所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：硝酸铵71.10、硝酸钠7.13、水15.23、硫脲0.05、碳酸钠0.01、醋酸0.05、复合油相6.3、亚硝酸钠0.12。
按照本发明所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于，它的复合油相是由下列重量份配比的原料组分构成：基础油MVI 38.0、基础油HVI 6.0、液体石蜡21.0、酯类极性多官能团高分子乳化剂25.0、大豆卵磷脂3.8、月桂酸单甘油酯3.0、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 1.5、N-十二烷基二甲胺1.5、3132大红粉0.2。
按照本发明所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于，它的复合油相是由下列重量份配比的原料组分构成：基础油MVI34.0、基础油HVI10.0、液体石蜡17.0、酯类极性多官能团高分子乳化剂29.0、大豆卵磷脂3.8、月桂酸单甘油酯3.0、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 1.5、N-十二烷基二甲胺1.5、3132大红粉0.2。
按照本发明所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于，用于地面制乳地下装药车工艺生产中，在线速度5.52m/s ，或 ≤500转/分的低剪切速率条件下快速乳化，乳胶基质60℃粘度30000～50000 mPa·s，乳胶基质贮存期达到一年以上，乳胶基质远距离运输半径1500公里，抗水达到三个月以上，具有适宜的流动性，满足上向炮孔装药要求，在孔径50～100㎜时，装药深度达到30m，乳化炸药粘着性好，确保药柱不下滑，有毒有害气体含量＜50L/kg。
本发明的优点是：
1、本发明的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，具有粘着性好，乳胶基质粘度30000～50000（60℃mPa·s）具有适宜的流动性，在孔径50～100（㎜）时，装药深度达到30m，确保药柱不下滑，满足上向炮孔装药要求；
2、复合油相、水相组成和配比合理，使其能够在线速度≤5.52m/s（≤500转/分）低剪切速率条件下快速乳化，实现地下散装乳化炸药生产本质安全；
3、提高了乳胶基质的稳定性，贮存期 ＞1年，适宜实现商品化远距离配送，运输半径＞1500公里，抗水＞3个月；
4、减少地下散装乳化炸药爆炸产生的有毒有害气体，使有毒有害气体含量＜50L/kg；
5、各项指标均达到或优于国家乳化炸药标准，实现地下装药自动化作业，降低劳动强度，同时降低地下爆破所需炸药成本。
具体实施方式
本发明的用于地下矿爆破的散装乳化炸药的实施例中，复合油相，是采用酯类极性多官能团高分子乳化剂制备的。
酯类极性多官能团高分子乳化剂的制备方法是：将80.1g聚异丁烯马来酸酐（数均相对分子质量＝1309）、浓度为40wt％的KOH 水溶液1.5g和53.2g HO（CH 2 ） 2 O(CH 2 -CH 2 O) 10 （CH 2 ） 2  OH混合均匀，加热抽真空，在180℃、-0.O7MPa 条件下酯化反应4小时后，降温至105℃ ，加入80.2g浓度为40wt％的十二烷基磺酸钠水溶液，再常压恒温反应1小时，即得产品。运动粘度（100℃）:2452.8mm2/s；酸值（mg KOH/g ):22 . 5。
实施例1～8，采用复合油相做为连续相，以配制的水相做为分散相，在地面制乳工艺生产线制备乳胶基质，输送到乳胶基质储罐备用，使用时将乳胶基质、亚硝酸钠水溶液装入地下散装乳化炸药装药车，运到地下爆破现场，通过泵送、敏化、装入地下上向爆破炮孔中，制成地下散装乳化炸药。
实施例1～4中复合油相是由下列重量份的原料组成：
基础油MVI                             38.0
基础油HVI                             6.0
液体石蜡                               21.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂           25.0
大豆卵磷脂                             3.8
月桂酸单甘油酯                         3.0
烷基酚聚氧乙烯醚OP-10                 1.5
N-十二烷基二甲胺                       1.5
3132大红粉                             0.2
复合油相制备方法：按照配方比例将基础油MVI、基础油HVI、液体石蜡加入反应釜中，并在40～45℃条件下搅拌10分钟，制成燃料油混合物；然后，在常压下开启搅拌器，按照配方比例依次加入酯类极性多官能团高分子乳化剂、大豆卵磷脂、月桂酸单甘油酯、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 、N-十二烷基二甲胺及3132大红粉，在90～100℃条件下搅拌30分钟，再加入燃料油混合物，在110～120℃条件下搅拌20分钟，制得。
实施例5～8中酯类极性多官能团高分子复合油相是由下列重量份的原料组成：
基础油MVI                            34.0
基础油HVI                            10.0
液体石蜡                               17.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂           29.0
大豆卵磷脂                             3.8
月桂酸单甘油酯                         3.0
烷基酚聚氧乙烯醚OP-10                 1.5
N-十二烷基二甲胺                       1.5
3132大红粉                             0.2
复合油相制备方法同实施例1～4。
实施例1～8按重量份比的原料组成与性能指标见表1 。
表1 ：

Claims (9)

1.一种用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于，它是由下列重量份配比的原料组分构成：
水相                                   93.0～95.0
复合油相                               4.8～7.2
亚硝酸钠                               0.06～0.15
其中，水相由下列重量份配比的原料组分构成：
硝酸铵                                 65.0～80.0
硝酸钠                                 0.0～15.0
水                                    10.0～25.0
硫脲                                  0.01～0.10
碳酸钠                                0.01～0.02
醋酸                                  0.04～0.08
其中：亚硝酸钠，按其重量百分比配制成5～25％的水溶液为敏化剂；
其中：复合油相是由下列重量份配比的原料组成：
基础油MVI                             32.0～38.0
基础油HVI                              6.0～12.0
液体石蜡                               14.0～22.0
酯类极性多官能团高分子乳化剂           25.0～31.0
大豆卵磷脂                              3.5～4.5
月桂酸单甘油酯                          2.5～3.5
烷基酚聚氧乙烯醚OP-10                   1.2～1.8
N－十二烷基二甲胺                       1.2～1.8
3132大红粉                             0.1～0.3。
2.一种用于地下矿爆破的散装乳化炸药的制备方法：其特征在于，包括下列步骤：
a、水相制备：按水相配方原料重量份数，向溶解罐内加热水，水温达到70℃时，启动搅拌系统，开始加入硝酸铵、硝酸钠、硫脲和碳酸钠，投料过程中如温度降至50℃时，停止投料，待温度升至70℃以上再继续投料，再加入醋酸，保温备用；
b、复合油相添加：将复合油相热交换器的温度设定在40～50℃，添加油相的过程中要时刻注意观察罐上的液位计，罐内油相液面高度不得高于油相罐的2/3，油相溶液经搅拌或循环10分钟后备用；
c、制乳工序：水相溶液温度达到72-75°C，复合油相温度达到40-50°C时，按水相93.0～95.0重量份、复合油相4.8～7.2重量份、进行制备乳胶基质，输送到乳胶基质储存罐备用；
d、使用时，将乳胶基质及按其重量百分比配制成5～25％的亚硝酸钠水溶液作为敏化剂装入地下散装乳化炸药装药车，运送到爆破现场，乳胶基质通过泵送、注入敏化剂，直接装入地下上向爆破炮孔中，制得用于地下爆破的散装乳化炸药，
其中的水相、复合油相及亚硝酸钠同权利要求1所述。
3.根据权利要求1所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：硝酸铵74.41、水19.68、硫脲0.05、碳酸钠0.01、醋酸0.05、复合油相5.7、亚硝酸钠0.10。
4.根据权利要求1所述的地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：硝酸铵74.40、水19.67、硫脲0.05、碳酸钠0.01、醋酸0.05、复合油相5.7、亚硝酸钠0.12。
5.根据权利要求1所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：硝酸铵71.12、硝酸钠7.13、水15.24、硫脲0.05、碳酸钠0.01、醋酸0.05、复合油相6.3、亚硝酸钠0.10。
6.根据权利要求1所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于它是由下列重量份配比的原料组分构成：硝酸铵71.10、硝酸钠7.13、水15.23、硫脲0.05、碳酸钠0.01、醋酸0.05、复合油相6.3、亚硝酸钠0.12。
7.根据权利要求3、4、5或6所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于，它的复合油相是由下列重量份配比的原料组分构成：基础油MVI 38.0、基础油HVI 6.0、液体石蜡21.0、酯类极性多官能团高分子乳化剂25.0、大豆卵磷脂3.8、月桂酸单甘油酯3.0、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 1.5、N-十二烷基二甲胺1.5、3132大红粉0.2。
8.根据权利要求3、4、5或6所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于，它的复合油相是由下列重量份配比的原料组分构成：基础油MVI34.0、基础油HVI10.0、液体石蜡17.0、酯类极性多官能团高分子乳化剂29.0、大豆卵磷脂3.8、月桂酸单甘油酯3.0、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10 1.5、N-十二烷基二甲胺1.5、3132大红粉0.2。
9.根据权利要求1所述的用于地下矿爆破的散装乳化炸药，其特征在于，用于地面制乳装药车工艺生产中，在线速度5.52m/s ，或 ≤500转/分的低剪切速率条件下快速乳化，乳胶基质60℃粘度30000～50000 mPa·s，乳胶基质贮存期达到一年以上，乳胶基质远距离运输半径1500公里，抗水达到三个月以上，具有适宜的流动性，满足上向炮孔装药要求，在孔径50～100㎜时，装药深度达到30m，乳化炸药粘着性好，确保药柱不下滑，有毒有害气体含量＜50L/kg。
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