CN1033988A

CN1033988A - 用于制备高密度爆炸组合物的稳定的流体体系

Info

Publication number: CN1033988A
Application number: CN88108048A
Authority: CN
Inventors: 约翰·J·马拉依; 波西菲·A·索哈拉
Original assignee: Atlas Powder Co
Current assignee: Atlas Powder Co
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1988-11-22
Publication date: 1989-07-19
Also published as: DK649288A; AU1731492A; FI885325A0; US4830687A; ZA888622B; FI885325A; AU2565488A; NO885201L; EP0318424A1; BR8806143A; DK649288D0; NO885201D0

Abstract

一种热力学稳定的流体体系，它与固体氧化剂混在一起形成一种爆炸组合物。该流体体系包括1～ 70％(重)的水、5～20％(重)的表面活性剂、0～35％ (重)的助表面活性剂和5～85％(重)的有机油，其中液滴类物的直径或厚度小于或等于0.1微米，在最佳实施方案中，该流体体系为微乳状液。将体系与固体氧化剂混合可形成爆炸组合物。该组合物在同类条件下其密度大于ANFO。该体系的作用是增加固体氧化物的密度。

Description

本发明涉及了具有热力学稳定性的、含有水、表面活性剂（包括助表面活性剂）和有机油的流体体系。它与固体氧化剂混合时则形成一种爆炸组合物。可以用在流体体系中形成的液滴的直径小于或等于0.1微米来进一步定义该体系。流体体系的作用是当它与固体氧化剂，如硝酸铵小颗粒混合时增加混合物的密度。本发明也包括增加含固体氧化剂的爆炸组合物之密度的方法，该方法包括将固体氧化剂与上述流体体系组合。

本发明涉及了用于与固体氧化剂组合以制备爆炸组合物的稳定的流体体系，特别是可用于形成其密度大于典型硝酸盐/燃料油炸药的爆炸组合物的微乳状液。

多年来，炸药工业中一直使用的是硝酸铵（AN）和柴油（FO）的混合物。一般是将粒状硝酸铵与柴油按约94∶6的比例混合，人们称这种混合物为ANFO，ANFO价廉，因此广泛用于各种类型的爆炸中。然而其相对较低的堆积密度（约0.8g/cc）限制了每炮眼能产生的有用能量。ANFO也可被水减感，因此不能用于有水的炮眼。

人们曾做了各种尝试以求增加ANFO的密度或堆积密度，获得高的单体体积能量，例如，这些尝试包括使用高密度添加燃料（如亚磷铁），粉碎硝酸铵，以及使用增稠的水基AN浆。使用高密度燃料时，需要特殊的设备向小颗粒中加入燃料，因而增加了炸药的成本。同样，局部粉碎粒剂需要特殊的设备和人力，这也导致成本增加。浆液则存在着缺少敏感性的问题，因而需要加入增感剂以及增加设备。

美国专利第3，764，421号揭示了另一种解决ANFO密度问题的尝试，其中包括向小颗粒状的ANFO中加入定量的水，得到的混合物被老化一段时间（一般10-14天），然后搅拌小颗粒状ANFO，使其破碎成细粒固体。这种做法基本获得局部粉碎小颗粒剂的同样结果，只不过用老化代替了特殊设备，然而仍然需要一种方法和配方，使得在不用特殊设备或老化情况下，增加固体氧化剂基体系的密度至大于用ANFO获得的密度。

炸药领域也曾寻求以多种方式改善ANFO的敏感性。授与Coxon的澳大利亚专利第281537号描述了一种炸药，它使用硝酸铵小颗粒和一种燃料油、水及阴离子表面活性剂或乳化剂的乳液。Coxon试图通过加入少量的水，并用油使水以乳液形成分散在硝酸铵上来改善ANFO的敏感性。Coxon使得油和AN之间接触的更好，因而敏感性得以提高。Coxon描述了一种水包油型乳液，其中水一般是更稳定的连续相，因此这种乳液优于油包水型乳液。该乳液在混合后仅需稳定几分钟时间，即可实现Coxon所期望的用途。

炸药工业曾提出用硝酸铵和燃料油制成水凝胶或油包水型乳液制备防水炸药。授与Bluhm的美国专利第3，447，978号揭示了一种油包水型乳液炸药，其中氧化盐的水溶液形成不连续水相，连续相是燃料形成的。该乳液也含有一种吸着气体组分和一种乳化剂。加入吸着气体降低了乳液的密度，因此增加了敏感性。没有此吸着气体，乳液剂不能爆炸。以后的专利，如美国专利3，765，964，除加入吸着气体之外，还加入增感剂（如锶），以增加乳液的敏感性。

还有大量其它专利都描述了爆炸组合物，其中加入氧化剂，做为乳液的水相的一部分。例如授与Egly等人的美国专利3，161，551公开了一种油包水型乳液，其中含重量含量为50～70%硝酸铵，13～35%水，5～20%有机增敏剂和少量可以与硝酸铵颗粒结合的乳化剂，Egly指出使乳液与硝酸铵颗粒结合，以便填充颗粒之间的全部空隙。美国专利3，356，547（授与Berthmann等人）一种与固体AN粒子一起使用的含硝酸甘油的乳液。

Clay在美国专利4，111，727中公开了一种爆炸组合物，它是将10～40%含氧化剂盐（溶解于水相中）的油包水型乳液与60～90%固体氧化剂（如硝酸铵）混合而制成。这两种组分的混合使得有足够的空气保留在固体氧化剂的空隙，使混合物具有可爆性。此乳液不必含吸着气。

Clay在美国专利4，181，546中公开了一种防水炸药药，它含有重量含量为40～60%的固体氧化剂盐微粒和60～40%的油包水型乳液，乳液中含一种氧化剂盐，它溶于水中并在稳定的乳化条件下通过少量乳化剂与存在的一种油组分结合在一起。该乳液中也含一种控制密度的增感剂，如空心玻璃珠，聚苯乙烯珠，微球或类似物。各组分被充分混合，达到基本消除固体粒子之间的空隙的程度。

在一份较新的美国专利4，294，633中，Clay公开了一种爆裂组合物，它含60～90%（重量）的固体氧化剂盐颗粒和10～40%（重量）的填充固体粒子间部分空隙的液浆。该液浆基本是强氧化剂盐的饱和的稠溶液，这样不能明显地溶解或软化粒子。

在水中含溶解的氧化剂盐的油包水型乳液有一个缺点，即这种乳液与柴油比粘度极高，需用特殊的处理和设备。而且这种乳液相对不稳定，随着温度循环变化会分成不同的相，按Clay的4，181，546和4，111，727专利所述的那将其以混合物形式使用时，通常在与固体氧化剂粒混合之前，该乳液是单独贮存的。为了防止冷天气时的相分离，一般必需在生产至使用之前连续加热乳液。

目前在炸药工业中使用的几乎全部乳液的特征中都有上述这些缺点。所有这些乳液在时间上都有有限的稳定性，并且对温度变化呈敏感性。

授与Ceson等人的美国专利4，555，278公开了一种稳定的含硝酸盐粒子和油包水型乳液的掺和物，乳液是用含脂肪酸盐的阴离子型乳化剂制成的。掺和物的稳定性是通过控制乳液中分散水相的液珠大小，以便减少水和固体氧化剂之间的推力来获得的。Cescon认为掺和物中乳化液内相的最佳液珠尺寸是在产品欲达到的贮存时期内，在失水时不结晶的最大尺寸（7栏，46～48行），Ceson进一步谈到，最佳粒珠尺寸是1～4微米，“它随水相中水含量下降而减小”（7栏，52～53行）。

授于Binet的美国专利4，357，184公开了爆炸乳化剂体系的另一个例子。Binet公开了一种含合成聚合型乳化剂的爆炸乳化剂，这种乳化剂可制成相对稳定的油包水型乳液。该乳液中含有一种做为连续相的至少一种供氧盐的水溶液，一种做为非连续相的不溶性流体或可液化含碳燃料，一种增感组分以及一种乳化剂的掺和物。Binet将这种乳液描述为“超稳定的胶体分散体，并使用了“微乳液”一词。Binet所用的“微乳液”一词描述的是约1～15微米的很小液滴的液-液泡沫。然而在乳剂领域中，“微乳液”一词所指的内容与Binet描述的不同。Binet所称的“微乳液”更适于称之为“小液滴粗乳液。”。

与Binet的用法完全不同，在乳剂行业以及描述本发明时所用的“微乳液”一词指的是一种体系，该体系含水，油和两亲物，它们本身形成液滴或液珠直径小于0.1微米的溶液。一般认为粗乳液的液珠尺寸大于1微米，如Binet和Cescon所公开的乳液。“两亲物”指表面活性剂和辅助表面活性剂。一般认为微乳液在热力学上是稳定的，即在一定的温度和压力范围内无限稳定。热力学稳定性也指在不输入外加能量下乳液能自发形成。另一方面，粗乳液本身是不稳定的，仅可在有限的时间内使用。在运输，贮存和处理时的不恰当条件下，都可显著减少粗乳液的使用期。粗乳液的另一特征是它需要能量（例如通常是剧烈混合）才能形成。因此进行这种混合需要特殊设备。微乳液在其最低能态时基本形成有小微滴的单一均相。相反，粗乳液则是两相体系。尽管有些微乳液被认为是各向异性的，但是一般来讲，微乳液是光学上各向同性的，这是指偏振光束穿过溶液时以同样方式折射，与光束角度无关。粗乳液通常是不透明的，有时是半透明的。

本发明的流体体系显示了真正微乳液的特征，特别是它表现出突出的稳定性，使其能被长期贮存并在各种条件下使用。此外，将该流体体系加到固体氧化剂中时，它能起到增加固体密度以及得到的爆炸体系密度的作用。由于有这些特点，可得到非常合乎需要的爆炸组合物。本发明的爆炸组合物实际上可以取代ANFO，而使同时可采用目前用于ANFO的同样设备，得到更高密度和堆积密度的产品。

本发明提供了热力学上稳定的流体体系，它可与一种固体氧化剂结合，制成爆炸组合物。该流体体系可含有水，表面活性剂，辅助表面活性剂和有机油的混合物。它可含有在约25℃和大气压下热力学稳定的微乳液，胶束溶液，共加溶溶液或其他体系。当将其加到一种固体氧化剂，如硝酸铵中时，则形成爆炸组合物。该流体体系中液滴直径小于或等于约0.1微米。较好的流体体系是清澈且各向同性的微乳液。

在本发明的一个实施方案中，流体体系含有占体系的1～70%（重量）水，5～20%（重量）表面活性剂，0～35%（重量）辅助表面活性剂和5～85%（重量）有机油。表面活性剂可以是部分即溶于水相也溶于油相的阴离子型，阳离子型或非离子型材料。辅助表面活性剂一般是低分子量的极性物，如低级醇，胺，酮，砜和酰胺。较好的有机油选自石油馏分，如柴油及其它植物或矿物油。另外也可以向体系中加入其它组分，如氧化剂或燃料。燃料可以是水溶性的或在油组分里可溶。流体体系中较好的组分含量是25～50%水，10～40%油，5～20%表面活性剂和10～35%辅助表面活性剂。

本发明也提供了一种爆炸组合物，它含有固体氧化剂和上述流体体系的混合物，在一个较好的实施方案中，氧化剂选自硝酸铵，硝酸钠，硝酸钾，硝酸钙或其混合物。更好的氧化剂主要是或仅是小颗粒硝酸铵。爆炸组合物可含85～98%（重量）氧化剂和2～15%（重量）流体体系。另外，可以分配氧化剂和流体体系，以便得到一种相对于二氧化碳的氧平衡体系。使用时，由于水被吸附到氧化剂中，流体体系起作用增加固体氧化剂的密度。

本发明进一步提供一种增加其中含固体氧化剂（如ANFO或AN小颗粒）的爆炸组合物的密度的方法。该方法包括制成上述的流体体系，将其与固体氧化剂混合，以适当的涂敷该固体并使体系中的水与固体接触。

本发明包括一种提供爆炸组合物的配方和方法，该组合物可使用硝酸盐小颗粒，但是比ANFO的密度大。本发明涉及使用一种水和油的流体体系，通过使用目前适于ANFO用户的设备，可将该体系与一种固体氧化剂在爆炸地点混合，装入炮眼。

本发明的流体体系在约25℃下具有热力学稳定性，与一种氧化剂结合可制成爆炸组合物。并且体系中形成的液滴直径均小于或等于约0.1微米。包括在这些流体体系中的是本行业已知的微乳液，胶束溶液和共加溶体系。在较好的方案中，流体体系是相对清澈且光学各向同性的微乳液。此外，该微乳液也可以制成在外观感觉以及处理上与柴油几乎相同的流体，因而可使用以前用于ANFO的设备。本发明中微乳液是优选的。尽管也许不能精确地假设一种真正乳液，即在连续液体介质中分散微滴的物理结构，但是本发明也包括由下述成分形成的流体体系，该体系显示出基本与微乳液相同的极好的稳定性和外观。

在描述和根据权利要求本发明时，“热力学上稳定”一词是指体系在约25℃，接近大气压下，不用任何外加功自发形成，并无限保持其状态，没有任何分离成二相的倾向，实质上，在一定的温度和压力范围内，该体系是非常稳定的。一般该体系在很宽的条件范围（其中包括温度低于0℃）内是稳定的。在实际中，为了加速体系的形式，轻微搅拌或混合体系也许是有益的。然而，如果有足够的时间，本发明的流体体系可自发形成。与形成粗乳液的情况不同，对该体系无需输入功。因此，即使轻微混合，与形成粗乳液相比，本发明需要非常少的混合和功，因而节省了时间和费用。降低温度有可能使流体体系“破裂”或分离，但是将其加热至分离温度以上，该体系又会自动形成。

本发明的流体体系由体系的组分以及其中所含液滴的大小定义。体系中含水，油和两亲物-一种表面活性剂和（通常是）一种辅助表面活性剂。发明的流体体系的一般配方（重量百分比）可以如下：1～70%水，5～85%油，5～20%表面活性剂和辅助表面活性剂0～35%。由于用一种表面活性剂或表面活性剂的混合物也有可能使体系稳定，因此可以认为本发明的一些流动体系可不含任何辅助表面活性剂。最好的流动体系组成是25～50%水，5～20%表面活性剂，10～35%辅助表面活性剂和10～40%柴油，该体系也可以含其它组分，如添加燃料（例如甲醇）。组分的混合顺序并不重要，还是因为有必要的成分存在，微乳液就会自动形成。从实际的角度看，应先将固体组分溶于水或油相中。相反，对粗乳液则需要通常以剧烈混合的形式向体系输入能量，以形成该乳液。而且对于含有氧化剂盐并且该盐溶于水相的粗乳液，一般需要加热令该氧化剂溶解。

如乳液行业中已知的，粗乳液有一个液滴形式且该液滴保留在连相中的不连续相或分散相。液滴大小典型的约是1至大于100微米。在美国专利4，357，184中，Binet公开了一种液滴大小为1～15微米的乳液。Cescon在美国专利4，555，278中公开了一种乳液/硝酸盐粒的掺和物，其乳液的分散相中的液滴大小为1～4微米。Cescon也提出了接近于本发明的液滴尺寸，以获得稳定性。

经光散射分析测定，本发明流体体系的液滴直径等于或小于0.1微米。如乳液行业中已知的，微乳液中分散液滴的典型尺寸范围是20～100毫微米或0.02～0.1微米。本发明的胶束体系的典型束尺寸为5～20微米，这也包括在微乳液的定义之内。当各个分子分散在溶液中时，共加溶体系可以不含一般被认为是液滴的物质聚集体，但是根据本行业的定义，共加液体系中物质聚集体的直径为0～5微米。这些体系全部包括在本发明范围内。

本文所说的液滴是指任何有一个一种物质的内核和一片将内核与第二种物质分开的界面区域的物质聚集体。这里对液滴的定义中，包括可能会在双连续体系中发现的物质层以及乳液中发现的更典型液滴类物。这里对直径的定义包括可能在双连续体系中发现的层厚度。因此，关于体系中形成液滴的直径小于或等于约1微米的描述不仅指微乳液中的液滴，也指双连续和其它流体体系中物质层的厚度。

本发明的流体体系一般是透明的，颜色浅，如柴油的颜色。也可以认为本发明的一些体系是半透明的。比较而言，粗乳液决不是透明的，通常呈暗黑色并且在一定程度上不透明。很大比例的微乳液光学上是各向同性的，这是指偏振光束按同一方式折射，与光束角度无关。本发明的一些流体体系是各向异性的。

经比较，本发明的流体体系显示了超低的界面张力，其值为0.01达因/cm或更低。界面张力是阻碍一种液体和另一种液体混合的量度。与此相反，饱和硝酸铵水溶液和含有25%（重量）表面活性剂的油可形成较稳定的粗乳状液，其界面张力约为2达因/厘米。界面张力可用旋转界面张力仪测定，并且在粗乳状液和微乳状液之间有明显的差别。在微乳状液中较低的界面张力使乳状液几乎是无限的稳定，而粗乳状液的较高的界面张力最终会造成分相。与粗乳状液比较，本发明的流体体系也具有较低的粘度。

一般说来，微乳状液需要较多数量的表面活性剂和助表面活性剂，例如大约为整个溶液重量的5～55%。典型的情况下，粗乳状液可用较少量的表面活性剂来制备。用于本发明的表面活性剂是可部分溶于水相及油相的阴离子、阳离子或非离子型材料。离子型表面活性剂包括乳状液技术领域的技术人员公知的该类表面活性剂。其例子包括钠和钾皂，如硬脂酸钠、油酸钠、月桂硫酸钠、二烷基硫代琥珀酸钠、苯磺酸钠和卤化季铵盐。

在本发明中作为表面活性剂的最常用非离子型乳化剂的例子为聚氧乙烯〔n〕烷基醚和聚氧乙烯（n）苯基醚，其中2≤n≤12，n代表分子的亲水部中的氧化乙烯单元〔CH₂-CH₂-O-〕的数目。其他可能的非离子型表面活性剂包括磷酸酯、酰胺、胺、多元醇或生物表面活性剂。其他有用的阴离子、阴离子或非离子型表面活性剂列在公知的“Mccutcheon′s Detergento and Emulsifiers”。上。在本发明的一个较好的实施方案中，采用了一种钾皂作为表面活性剂，该钾皂是通过在混合前将脂肪酸溶入油相并将氢氧化钾溶于水相而就地制备的。

虽然在本发明定义的所有流体体系中并不都需要助表面活性剂，但最好在体系中含有数量为体系重量0～35%的助表面活性剂。一般说来，在本发明的微乳液和流体体系的制备中应用的助表面活性剂为低分子量的极性物质，例如（但并不限于）低级醇类、酮类、酰胺类以及低级胺类。其他可能的助表面活性剂包括二甲亚砜（DMSO）和其他砜类。助表面活性剂分子的烃部分的长度通常为C₁～C₁₀，最好为C₄～C₇。较好的助表面活性剂也可以被认为是一种燃料，例如己醇和戊醇。

在本发明的流体体系和粗孔状液之间，助表面活性剂的选择还有另一个不同之处。在粗乳状液中，一般使用两种或多种表面活性剂的混合物，其中每种表面活性剂都可以看作是其他的“助表面活性”剂。实际上，这样做是为了“调节”混合物的HLB值以使由该混合物制得的乳状液比单独使用一种或其他表面活性剂制备的乳状液更稳定。但是，在微乳状液的情况下，助表面活性剂这个词的意义与简单的表面活性剂混合物有些不同。在微乳状液中，助表面活性剂制备了油/水界面，所以表面活性剂更易于分布在界面之上。由此原因，绝大多数微乳状液都需要有助表面活性剂，以便能自然形成并确保一个稳定的微乳状液。

各种类型的有机油都可以用于本发明，它包括宽范围的石油馏分、植物油或矿物油。最好使用燃料柴油，因为其便宜且易于得到。但也可以用其他有机油代替柴油。本发明的一个优点是可以制备出这样的流体体系，可对其采取与制备ANFO时处理燃料柴油的大致相同的方法，因而，也会要求其他的油的粘度应和燃料柴油相苹蚓牧己笙嗨啤Ｍ玫降牧魈逄逑档恼扯扔Ω迷谌剂喜裼偷姆段?内。

此外，其他组分也可以包括在本发明的流体体系中，例如水互溶或油互溶的燃料。它们可以在体系形成之前加入水相或者油相。这些附加的组分的例子包括无机硝酸盐、乙酸盐、甲醇和乙二醇。这些附加的材料的化学性质和数量仅受表面活性剂/助表面活性剂体系对水及油相的溶解能力的限制。也可以含有添加剂来改善流体体系的低温稳定性。也可以含有其他添加剂以获得流体体系中加入AN颗粒时的氧平衡（相对于CO₂）。

本发明还提供了一种包括上述流体体系和固体氧化剂的混合物的爆炸组合物。该固体氧化剂与该流体体系混合，以便使流体充分涂覆氧化剂。这可以使用目前在混合ANFO中使用的相同装置来完成。较好的氧化剂是选自硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙或其混合物。一般使用单独的硝酸铵或其与其他硝酸盐的混合物。实际上，固体氧化剂可以为任何形状，例如片状、粉状、粒状、块状、球状，但较好的形式为小颗粒。最好的固体氧化剂为硝酸铵小颗粒。这对ANFO配制物也是如此。该固体氧化剂可包括两种或多种已知氧化剂的混合物。可以将上述流体体系以占全部组合物重量2～20%的比例加入固体氧化剂中，其余80～98%包括固体氧化剂。如果流体在组合物中高于约15%，则炸药的应用可限于较大炮眼。除固体氧化剂之外，本发明的爆炸组合物还包括混合在氧化剂中的固体燃料料。其例子包括煤、亚磷铁、铝、脲、锯末、无然沥青和蔗糖。

本发明的流体体系可制备为其粘度与燃料柴油类似。这样就可以使流体体系与AN小颗粒的混合能用ANFO的用户能得到的同样设备来进行。因此，本发明的爆炸组合物不需要额外的设备就可以制备和处理。重复地说，本发明的爆炸组合物的处理是本发明相对于先有技术的一大优点。另外，该流体体系不象先有技术的乳状液那样需要始终加热。该流体体系可以存贮、冷冻，并且仅在使用前需要加热。通过加热，该流体体系可自动恢复其稳定组合态。与此相反，粗乳状液冷冻后会被破坏，需要费很多事通过搅拌才能使其恢复粗乳状液状态。一般情况下，一旦粗乳状液发生破坏，现场操作人员没有设备及专业知识将其再乳化。因此，本发明的流体体系是优越的，因为它可以以相样的设备按与柴油类似的方式来处理，而不会由于低温和温度循环变化被破坏。

当本发明的流体体系与固体氧化剂混合时，该流体体系在固体上发生作用，从而增加了该爆炸组合物的总密度。组合物的密度增加是因为流体体系中的水被固体吸收并且氧化剂部分溶于水。因此，本发明也提供了一种通过该氧化剂与上述的流体体系混合而增加含有如ANFO氧化剂的爆炸组合物的密度的方法。

可从爆炸组合物得到的能量很大程度上取决于其氧平衡。通常，其氧平衡值越接近于0，可得到的能量越高。爆炸体系的氧平衡值是该体系潜在效率的量度。

希望该爆炸组合物的氧平衡值为-20～20，最好为-2～2。可以调节该体系的组分使其落在该范围内。例如，硝酸钠和钾比硝酸铵有更多的正氧，因而需要更多的燃料才能使爆炸组合物达到所需氧平衡值。如果ANFO被用作固体氧化剂，则在流体体系中需要较少的燃料。如果在爆炸组合物中使用了低百分数的流体（2～5%），则需要较多的燃料以提供氧平衡。另外，燃料可以为溶解于该流体体系的油相和水相的流体或固体，或者该燃料可与固体氧化剂混合在一起。

影响体系中各组分百分数的选择的其他考虑包括其预计用途，固体氧化剂的孔容积、成本及表面活性剂/助表面活性剂加溶水和油的能力。如果该流体体系预计在寒冷的气候中使用，则可能需要调节其组分以降低其分离温度。固体氧化剂的孔隙度也影响流体体系的组成。固体的孔隙度越大，则吸收的液体越多。并需要更多的液体去填充小颗粒之间和之中的空隙。成本是影响体系组成的另一个因素。燃料柴油比其他大多数的油都便宜。低级醇也比其他类型的助表面活性剂更便宜。最终，该流体体系受到表面剂/助表面活性剂对该体系加溶能力的限制。

以下实施例将更详细地说明本发明及其优点。其结果列于表1，2和3。

实施例1～3

用重量含量为30%的水、43.8%燃料柴油，12.1%的油酸、11.6%的正己醇和2.5%的氢氧化钾制备微乳状液。正己醇作为乳状液的助表面活性剂，表面活性剂是油酸钾，它是通过氢氧化钾和油酸中和而就地形成的。在水和油混合之前，氢氧化钾溶解在水中，油酸溶解在油中。稍微搅拌一下体系以加速微乳状液的自动形成。

然后，用在混合ANFO中通常使用的设备以不同的比例使微乳液与硝酸铵（AN）小颗粒混合。AN小颗粒为工业级p小颗粒。在实施例1中，在得到的爆炸组合物中，微乳液占6%（重），AN占94%（重）。在实施例2中，微乳状液和AN小颗粒的比为9∶91，在实施例3中，该比例为12∶88。该微乳状液AN比例的变化表明了增加乳状液的数量（也可以说水的数量）对爆炸组合物密度的作用。1小时后，在实验室中测量各种组合物的杯密度，并列于表1中。可以观察到在混合后组合物的密度马上就可以达到几乎其最大值，尽管随着时间可以观察到产物会发生一些沉淀和聚集。可观察到该过程在约一小时后基本完成。与由6%的燃料柴油和94%的AN工业级小颗粒形成的ANFO的密度相比，该组合物的密度增加了5～13%。ANFO的密度一般为0.82g/cc。

实施例4-6

与实施例1-3的步骤类似，由下列组分制成微乳状液：34.1%（重）的水、1.6%（重）在混合前溶在水中的氢氧化钠、11.1%（重）的己醇、11.5%（重）在混合前溶于油的油酸和41.7%的燃料柴油。将得到的微乳状液与AN小颗粒以不同的比例混合。1小时后测定组合物的密度，其结果列于表1中。

实施例7-9

在这些实施例中，使用不同的表面活性剂和助表面活性剂，以及加入水混溶的燃料。表面活性剂为十二烷基硫酸钠，它占微乳状液的10.3%（重）。助表面活性剂为戊醇，占微乳状液的22.1%加入的燃料为甲醇，其数量为乳液的6.5%（重）。水和燃料柴油分别为24.8%和36.4%（重）。当与AN小颗粒相混时，其密度列在表1中。

实施例10～12

除了诸如甲醇的燃料之外，诸如乙酸钠的水溶性盐也可以加入到微乳状液中。这些实施例包括0.5%（重）的乙酸钾和7.3%（重）的甲醇。其他组分和表1所列。

实施例13～16

这些实施例表明了本发明的微乳状液合并入几乎达氧平衡的爆炸组合物的用途。微乳液的组分列在表2中。所有的微乳液都含有作为添加燃料的甲醇。该微乳状液与两种不同的AN小颗粒混合，其比例为产品中有10%（重）微乳状液及98%（重）的AN小颗粒。实施例13和14使用了农用级小颗粒，而实施例15和16采用了中间型小颗粒。使用工业上公知的用于ANFO的传统设备将该爆炸组合物置于直径为6.75英寸的柱眼中。柱的长度按表2指明的数据变化。测定密度和相对于CO₂的氧平衡值。使爆组合物发生爆炸，测定爆炸的速度（英尺/秒）（VOD）将该数值列于表2中。

实施例17～21

在上述实施例中，可注意到含有不同等级的AN小颗粒的爆炸组合物的密度的不同。实施例17～21对工业级的AN小颗粒和农用级的AN小颗粒进行了比较。在实施例18，19，21中，使用了有下列组成的微乳状液，33.5%水、11.2甲醇、2%氢氧化钾、18.1%己醇、10.6%油酸和24.6%的燃料柴油。实施例17和20作为对比，用燃料柴油来代替微乳状液。各组分的比例和得到的密度表示在表3中。这些实施例表明了物理特性的不同是如何影响本发明的增密效果的。

表1中的实施例说明了本发明的各种微乳状液。特别是，实施例1～12说明了表面活性剂和助表面活性剂的各种组合，并说明了可以将附加燃料和供氧盐加入流体体系中。在每一系列实施例（每系列3个）中，微乳状液与AN小颗粒的比例发生变化，说明了当加入爆炸组合物的微乳状液的数量增加时，总密度增加。表2表示了用实用的微乳状液与AN小颗粒一起配制成炸药。实施例13～16表示了通过本发明的应用，在现场所能达到的密度水平。并表示了通过这些爆炸组合物的爆炸所得到的VOD。表3给出了用工业级和农用级AN小颗粒得到的密度差。

本发明的流体体系的优点是具有抗分层的稳定性，这可以使其具有无限存贮寿命。所推荐的卸乳状液可以在一定的温度和压力范围内自动形成。因此，该微乳液对于应用中在存贮和运输过程中会发生温度变化的情况是非常好的。如果微乳液液的温度降狡浞植阄露纫韵拢蚱浠岱⑸苹担苯浼尤鹊礁昧俳缥露纫陨鲜保梦⑷樽匆夯嶙远指础Ｔ诶嗨频奶跫拢换嵯蟠秩樽匆耗茄岱⑸苹祷蚍植慊蛐枰硗獾幕旌稀?

本发明的另一个重要优点是密度增加作用，该作用在本发明的流体体系与诸如硝酸铵小颗粒的固体氧化剂组合在一起时被显示出来。密度的增加可以导致由于炸药爆炸而得到的能量的增加。本发明的爆炸组合物的密度高于用ANFO得到的爆炸组合物。通过本发明确实可以得到1.2或大于1.2的密度。

通过对一些实施方案和本发明的优点的描述，在本发明的范围内作一些改良和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

表2

Claims

1、一种热力学稳定的流体体系，当其与固体氧化剂混合时形成爆炸组合物，该流体体系包括1～70%的水、5～20%的表面活性剂、0～35%的助表面活性剂和5～85%的有机油(以上均为占体系重量的百分数)，体系内的任何液滴类物的直径都小于或等于约0.1微米。

2、权利要求1的流体体系，其中体系形成微乳状液。

3、权利要求1的流体体系，其中体系为共加溶溶液。

4、权利要求1的流体体系，其中体系为光学各向同性的。

5、权利要求1的流体体系，其中还含有水溶性燃料。

6、权利要求1的流体体系，其中还含有可溶于油组分中的燃料。

7、权利要求1的流体体系，其中还含有一种固体氧化剂。

8、权利要求1的流体体系，其中表面活性剂选自硬脂酸、油酸、月桂磺酸、二烷基硫代琥珀酸或苯磺酸的钠或钾中和盐，烷基季铵盐，聚氧乙烯烷基或苯基醚，磷酸酯，酰胺，多元醇和它的组合物。

9、权利要求1的流体体系，其中助表面活性剂选自具有1～10个碳的醇、酮、酰胺和胺以及它们的混合物。

10、权利要求1的流体体系，其中该体系具有小于或等于约0.01达因/厘米的界面张力。

11、一种包括含固体氧化剂和热力学稳定的流体体系的混合物的爆炸组合物，该流体体系包括1～70%的水、5～20%表面活性剂、0～35%的助表面活性剂和5～85%的有机油（以上数据均为占体系总重的百分数），体系中液滴类物的直径小于或等于约0.1微米。

12、权利要求11的爆炸组合物，其中的流体体系为微乳状液。

13、权利要求11的爆炸组合物，其中的流体体系为共加溶溶液。

14、权利要求11的爆炸组合物，其中的流体体系为光学各向同性。

15、权利要求11的爆炸组合物，其中的表面活性剂选自硬脂酸、油酸、月桂基磺酸、二烷基硫代琥珀酸或苯磺酸的钠或钾中和盐，烷基季铵盐，聚氧乙烯烷基或苯基醚，磷酸酯，酰胺，多元醇和它们的组合物。

16、权利要求11的爆炸组合物，其中的助表面活性剂选自具有1～10个碳的醇、酮、酰胺和胺以及它们的混合物。

17、权利要求11的爆炸组合物，其中还包括数量可高达流体体系重量的约50%的水溶性燃料。

18、权利要求11的爆炸组合物，其中还包括数量可高达流体体系重量的约50%的可溶于油组分的燃料。

19、权利要求11的爆炸组合物，其中还包括与固体氧化剂混合在一起的固体燃料。

20、权利要求11的爆炸组合物，其中所述氧化剂选自硝酸铵铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙和其混合物。

21、权利要求20的爆炸组合物，其中的氧化剂为小颗粒形式。

22、权利要求11的爆炸组合物，其中的氧化剂为ANFO。

23、权利要求11的爆炸组合物，其中该组合物氧平衡至-20～+20。

24、权利要求11的爆炸组合物，其中该组合物氧平衡至-2～+2。

25、权利要求11的爆炸组合物，其中所述固体氧化剂占爆炸组合物的80～98%。

26、一种爆炸组合物，其中包括固体氧化剂和热力学稳定的、光学各向同性的微乳状液，该微乳状液包括1～70%的水、5～20%的表面活性剂、0～35%的助表面活性剂、5～85%的有机油（均以微乳状液的重量为基准），该微乳状液的液滴直径小于或等于约0.1微米。

27、权利要求26的爆炸组合物，其中固体氧化剂选自硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、ANFO及其组合物。

28、权利要求26的爆炸组合物，其中固体氧化物为小颗粒形式。

29、权利要求26的爆炸组合物，其中表面活性剂选自硬脂酸、油酸、月桂基磺酸、二烷基硫代琥珀酸或苯磺酸的钠或钾中和盐，烷基季铵盐，聚氧乙烯烷基或苯基醚，磷酸酯，酰胺，多元醇和它们的组合物。

30、权利要求26的爆炸组合物，其中表面活性剂选自1～10个碳的醇、酮、酰胺和胺以及它们的混合物。

31、权利要求26的爆炸组合物，其中微乳状液包括25～50%的水、1～40%的油、5～20%的表面活性剂和1?5%的助表面活性剂（都以占据微乳状液的重量百分数计算）。

32、权利要求26的爆炸组合物，其中有机油为燃料柴油。

33、权利要求26的爆炸组合物，其中还包括数量高达微乳状液的重量的50%的加入到微乳状液中的附加燃料。

34、权利要求33的爆炸组合物，其中的燃料为甲醇。

35、权利要求26的爆炸组合物，其中还包括与氧化剂混合的固体燃料。

36、权利要求26的爆炸组合物，其中该组合物被氧平衡到-2～2。

37、权利要求26的爆炸组合物，其中固体氧化剂占组合物重量的80～98%。

38、一种制备含有固体氧化剂以及具有在类似条件下比ANFO更高密度的爆炸组合物的方法，该方法包括：（a）制成一种热力学稳定的、包括1-70%水、5-20%表面活性剂、0-35%助表面活性剂、5～85%有机油（均以重量计算）的流体体系，体系中液滴类物的直径小于或等于约0.1微米，（b）将流体体系与固体氧化剂混合以充分涂覆氧化剂并使包含在流体体系中水与氧化剂接触。

39、权利要求38的方法，其中固体氧化剂选自硝酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、ANFO和其混合物。

40、权利要求38的方法，其中固体氧化剂为小颗粒形式。

41、权利要求38的方法，其中表面活性剂选自硬脂酸、油酸、月桂基磺酸、二烷基硫代琥珀酸或苯磺酸的钠或钾中和盐，烷基季铵盐，聚氧乙烯烷基或苯基醚，磷酸酯，酰胺，多元醇和它们的组合物。

42、权利要求38的方法，其中助表面活性剂选自具有1～10个碳的醇、酮、酰胺和胺以及它们的混合物。

43、权利要求38的方法，其中流体体系还包括数量高达流体体系重量的50%的燃料。

44、权利要求38的方法，其中还包括在步骤（b）之前，之中或之后使一种固体燃料与固体氧化剂混合。

45、权利要求38的方法，其中固体氧化剂占爆炸组合物重量的80～98%。