CN103922874A - 原生聚苯乙烯颗粒作为物理敏化剂在混装乳化炸药中的应用和混装乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种原生聚苯乙烯颗粒作为物理敏化剂在混装乳化炸药中的应用以及由此制得的一种混装乳化炸药，包括混装乳化基质和聚苯乙烯，其特征在于：所述聚苯乙烯为原生聚苯乙烯颗粒，其粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³；所述乳化基质由质量百分数的以下组分组成，硝酸铵76%-78%、水15%-17%、机油1.5%-2.5%、高分子乳化剂1%-2%和柴油2.5%-3.5%；其中所述原生苯乙烯颗粒的量为乳化基质的质量的0.29%-1.4%。添加的原生聚苯乙烯颗粒既起到密度调节的作用，又起到敏化的作用，使得外界因素对混装乳化炸药的密度和爆炸性能的影响降到最低。储存稳定性好。

Description

原生聚苯乙烯颗粒作为物理敏化剂在混装乳化炸药中的应用和混装乳化炸药及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种原生聚苯乙烯颗粒作为物理敏化剂在混装乳化炸药中的应用，本发明还涉及混装乳化炸药及其制备方法。

背景技术

目前，混装乳化炸药的敏化主要有化学敏化、物理敏化以及复合敏化等三种方法。其中化学敏化是在乳胶基质中加入化学敏化剂，在特定的条件下反应产生气体，这些气体以微小气泡的形态均匀分布在乳胶基质中，从而达到提高乳胶基质感度和降低密度的目的。国内混装乳化炸药生产线使用较多的化学敏化剂是由亚硝酸钠、水和其他辅助添加物配备而成，由于化学敏化制备的混装乳化炸药具有威力大、爆速高、工艺简单及成本低廉等特点，在混装乳化炸药规模化生产中占主导地位。而在煤矿、硫化矿等矿区的炮孔温度较高，温度过高将导致炮孔内混装乳化炸药的敏化气泡产生聚集，从而产生较大直径的无效气泡，因此而降低炸药的爆炸性能，严重者使得炸药丧失爆炸性能。若炮孔内采用三相泡沫灭火措施后，泡沫是否与炸药产生化学反应而破乳失效也有待考证。同时，若炮孔深度过大，炮孔底部炸药受到较大压力后可能出现无法正常发泡或发泡后气泡逃逸的情况。

物理敏化通常采用树脂空心微球、空心玻璃微球、膨胀珍珠岩等作为固体载气物。上述三种物理敏化剂密度大，制成的混装乳化炸药密度可调范围小、黏度高，不适合多功能现场混装炸药车的大批量生产。中国专利201210409042.1公布了一种用树脂微球进行乳化炸药物理敏化的工艺，适用于高温敏化乳化炸药的物理敏化，蠕动泵和乳胶泵分别将树脂微球料仓内的树脂微球、乳胶料仓内的乳胶泵送到混合喷头处，然后乳胶利用乳胶泵的压力在混合喷头处将微球夹在中间一起送到混合搅拌机进行搅拌，该设备简单、成本低、效率高，维护方便。但由于该树脂微球内含液状低沸点碳氢化合物，密度大，并不适合在多功能现场混装炸药车上制备。

复合敏化是指化学敏化和物理敏化相结合的敏化方法。复合敏化可以发挥化学敏化剂和物理敏化剂的各自优点，相互弥补各自缺点。中国专利201210002199.2公布了一种不同密度乳化炸药的制备方法，该发明先在乳胶基质中加入敏化液，然后再加入物理敏化剂调节炸药密度，制成了密度范围0.3～1.25g/cm3、爆速范围1800～5500m/s的乳化炸药。但是该方法主要的缺点是密度不易控制，且制作工艺复杂，不适合在多功能现场混装炸药车上制备。

中国神华能源股份有限公司在专利201010161873.2公布了一种超低密度乳化炸药及其制备方法，所述超低密度乳化炸药主要包括质量为1:15～25的聚苯乙烯和乳胶基质，乳胶基质组分包含硝酸铵、硫脲、醋酸、碳酸钠和水，炸药密度在0.15g/cm3时的爆速为1280m/s。并且这种炸药密度和爆速超低，主要适用于露天矿山深孔预裂爆破和隧道工程光面爆破，在中硬岩地区并不适用；炸药中的聚苯乙烯含量最高达到6.77%，炸药黏度过高，在多功能现场混装炸药车上泵送困难。其次在专利201010161873.2中乳化基质所用的原材料上，水相溶液中含有硫脲、碳酸钠、醋酸等物质，这三种物质分别具有促进化学发泡速率、稳定气泡的作用。虽然专利201010161873.2中没有明确的文字说明所制备的超低密度乳化炸药要添加化学敏化剂，但从所添加的这三种物质中我们可以肯定专利201010161873.2中所制备的超低密度乳化炸药是需要添加化学敏化剂的。

从以上分析可以看出，无论采用化学敏化、物理敏化还是复合敏化方式，都不能同时满足混装乳化炸药的制备不受温度影响、适合不同岩性爆破及多功能混装车上工业化大批量生产的特点。所以，研制一种能够同时满足以上三点的混装乳化炸药具有非常重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种原生聚苯乙烯颗粒作为物理敏化剂的新用途，本发明的另一目的在于提供一种混装乳化炸药，本发明的第三目的在于提供该种混装乳化炸药的制备方法。解决了温度对敏化的影响的问题。同时解决了常用的物理敏化方式使得炸药密度可调范围小、黏度高，又不适合于混装车的问题。

本发明的第一目的是这样实现的：原生聚苯乙烯颗粒作为物理敏化剂在混装乳化炸药中的应用，所述原生聚苯乙烯颗粒的粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³。

本发明的第二目的是这样实现的：一种混装乳化炸药，包括混装乳化基质和聚苯乙烯，其特征在于：所述聚苯乙烯为原生聚苯乙烯颗粒，其粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³；

所述乳化基质由质量百分数的以下组分组成，硝酸铵76%-78%、水15%-17%、机油1.5%-2.5%、高分子乳化剂1%-2%和柴油2.5%-3.5%；

其中所述原生苯乙烯颗粒的量为乳化基质的质量的0.29%-1.4%。

混装乳化炸药的密度为0.60-1.15g/cm³。

所述原生聚苯乙烯颗粒为发泡聚苯乙烯，内部气泡的尺寸满足物理敏化热点的需求，能够作为物理敏化剂在混装炸药中使用，同时，所述原生聚苯乙烯也作为密度调节剂，通过加入不同量的原生聚苯乙烯颗粒，得到不同密度的混装乳化炸药，通过实验发现，原生聚苯乙烯颗粒的含量每增加0.2%，炸药的密度降低0.1g/cm³。当原生聚苯乙烯颗粒添加量为炸药的2%时，炸药密度基本与聚苯乙烯颗粒的密度一致。通过本发明制备方法制备的混装乳化炸药密度范围为0.6～1.15g/cm³，能够满足不同岩性的岩土爆破，能在多功能混装车或炸药混拌器内大批量生产。本发明的混装乳化炸药不需要额外添加化学敏化，添加的原生聚苯乙烯颗粒既起到密度调节的作用，又起到敏化的作用，使得外界因素尤其是温度对混装乳化炸药的密度和爆炸性能的影响降到最低。储存稳定性好。这就可以解决温度对敏化的影响的问题。同时解决了常用的物理敏化方式使得炸药密度可调范围小、黏度高，又不适合于混装车的问题。

作为优选：所述高分子乳化剂为美国尼尔森兄弟公司生产的NB2424型高分子乳化剂。

本发明的第三目的是这样实现的：一种混装乳化炸药的制备方法：其特征在于：按照如下步骤完成：

（1）、将权利要求2中的水加热，同时搅拌下加入硝酸铵，直至温度为95℃以上，硝酸铵完全溶解，得到水相；将机油、高分子乳化剂和柴油搅拌混合均匀，得到油相，搅拌下将水相加入油相得到乳化基质；

（2）、将乳化基质和原生聚苯乙烯颗粒充分混拌得到产品。

本发明既可以在多功能现场混装炸药车内对乳化基质和原生聚苯乙烯颗粒现场进行混拌，也可以在炸药混拌器内或多功能现场混装炸药车内先混拌好后，运输到爆破现场，储存稳定。

有益效果：本发明具有如下优点：

（1）通过本发明制备方法制备的混装乳化炸药密度范围为0.6～1.15g/cm3，能够满足不同岩性的岩土爆破，能在多功能混装车或炸药混拌器内大批量生产。

（2）本发明制备的混装乳化炸药不需要化学敏化，添加的原生聚苯乙烯颗粒既起到密度调节的作用，又起到敏化的作用，使得外界因素对混装乳化炸药的密度和爆炸性能的影响降到最低。

（3）储存稳定性好。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实例1：在石灰石矿山进行本发明的混装乳化炸药的中深孔爆破试验，石灰岩的坚固性系数f=10，属中硬岩。炮孔直径165mm，孔深15m。

采用的原生聚苯乙烯颗粒的粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³；

所述乳化基质由质量百分数的以下组分组成，硝酸铵76%、水17%、机油2.5%、高分子乳化剂2%【美国尼尔森兄弟公司（NELSONBROTHERS,LLC）生产的NB2424型高分子乳化剂】和柴油2.5%；将上述水加热，同时搅拌下加入硝酸铵，直至温度为95℃以上，硝酸铵完全溶解，得到水相；将机油、高分子乳化剂和柴油搅拌混合均匀，得到油相，搅拌下将水相加入油相得到乳化基质。

原生聚苯乙烯颗粒添加量为乳胶基质的0.6%，在多功能现场混装炸药车内混制成药，输送到炮孔内，经测定炸药密度为1.0g/cm³，装药长度9m，堵塞长度6m。采用MicroTrap爆速/数据记录仪测试孔内连续爆速为4703m/s。

实例2：在砂岩地区进行本发明的混装乳化炸药的深孔爆破试验。炮孔直径250mm，孔深35m。

采用的原生聚苯乙烯颗粒的粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³；

所述乳化基质由质量百分数的以下组分组成，硝酸铵78%、水15%、机油1.5%、高分子乳化剂2%【美国尼尔森兄弟公司（NELSONBROTHERS,LLC）生产的NB2424型高分子乳化剂】和柴油3.5%；将上述水加热，同时搅拌下加入硝酸铵，直至温度为95℃以上，硝酸铵完全溶解，得到水相；将机油、高分子乳化剂和柴油搅拌混合均匀，得到油相，搅拌下将水相加入油相得到乳化基质。

原生聚苯乙烯颗粒添加量为乳胶基质的1.0%，在多功能现场混装炸药车内混制成药，输送到炮孔内，经测定炸药密度为0.8g/cm³，装药长度25m，堵塞长度10m。采用MicroTrap爆速/数据记录仪测试孔内连续爆速为3754m/s。

实例3：在露天煤矿进行本发明的混装乳化炸药的爆破试验。由于矿区废弃的小煤窑形成的采空区或顶板塌落未严实造成的煤层自燃火区，致使装药炮孔的温度较高。通过红外测温仪对炮孔进行多次温度测量，确定该次爆破的炮孔温度约80℃，炮孔直径250mm，孔深15m。

采用的原生聚苯乙烯颗粒的粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³；

所述乳化基质由质量百分数的以下组分组成，硝酸铵76%、水17%、机油2.5%、高分子乳化剂1%【美国尼尔森兄弟公司（NELSONBROTHERS,LLC）生产的NB2424型高分子乳化剂】和柴油3.5%；将上述水加热，同时搅拌下加入硝酸铵，直至温度为95℃以上，硝酸铵完全溶解，得到水相；将机油、高分子乳化剂和柴油搅拌混合均匀，得到油相，搅拌下将水相加入油相得到乳化基质。

原生聚苯乙烯颗粒添加量为乳胶基质的1.4%，在低密度炸药混拌器内混制成药，输送到炮孔内，经测定炸药密度为0.6g/cm³，装药长度9m，堵塞长度6m。采用MicroTrap爆速/数据记录仪测试孔内连续爆速为2762m/s。

实例4：在石灰石矿山进行本发明的混装乳化炸药的中深孔爆破试验，石灰岩的坚固性系数f=10，属中硬岩。炮孔直径165mm，孔深15m。

采用的原生聚苯乙烯颗粒的粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³；

所述乳化基质由质量百分数的以下组分组成，硝酸铵76%、水17%、机油2.5%、高分子乳化剂2%【美国尼尔森兄弟公司（NELSONBROTHERS,LLC）生产的NB2424型高分子乳化剂】和柴油2.5%；将上述水加热，同时搅拌下加入硝酸铵，直至温度为95℃以上，硝酸铵完全溶解，得到水相；将机油、高分子乳化剂和柴油搅拌混合均匀，得到油相，搅拌下将水相加入油相得到乳化基质。

原生聚苯乙烯颗粒添加量为乳胶基质的0.29%，在多功能现场混装炸药车内混制成药，输送到炮孔内，经测定炸药密度为1.15g/cm³，装药长度9m，堵塞长度6m。采用MicroTrap爆速/数据记录仪测试孔内连续爆速为5189m/s。

Claims (5)

1.原生聚苯乙烯颗粒作为物理敏化剂在混装乳化炸药中的应用，所述原生聚苯乙烯颗粒的粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³。

2.一种混装乳化炸药，包括混装乳化基质和聚苯乙烯，其特征在于：所述聚苯乙烯为原生聚苯乙烯颗粒，其粒径为3-5mm，密度为0.009-0.020g/cm³；

所述乳化基质由质量百分数的以下组分组成，硝酸铵76%-78%、水15%-17%、机油1.5%-2.5%、高分子乳化剂1%-2%和柴油2.5%-3.5%；

其中所述原生苯乙烯颗粒的量为乳化基质的质量的0.29%-1.4%。

3.根据权利要求2所述混装乳化炸药，其特征在于：混装乳化炸药的密度为0.60-1.15g/cm³。

4.根据权利要求2所述混装乳化炸药，其特征在于：所述高分子乳化剂为美国尼尔森兄弟公司生产的NB2424型高分子乳化剂。

5.一种混装乳化炸药的制备方法：其特征在于：按照如下步骤完成：

（1）、将权利要求2中的水加热，同时搅拌下加入硝酸铵，直至温度为95℃以上，硝酸铵完全溶解，得到水相；将机油、高分子乳化剂和柴油搅拌混合均匀，得到油相，搅拌下将水相加入油相得到乳化基质；

（2）、将乳化基质和原生聚苯乙烯颗粒充分混拌得到产品。