CN103946184A - 炸药组合物 - Google Patents

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Abstract

一种炸药组合物，其包含作为氧化剂组分的固体无机氧化盐、作为燃料组分的烃类液体、和黏合剂。该组合物还可以包含硝酸铵基乳液。该黏合剂可提高炸药组合物的耐水性，或增加其安定时间，或增加固体无机氧化盐的燃料油吸收率。该黏合剂选自长链羧酸和它的盐和衍生物中的一种或多种，特别是具有8至100个或优选10至50个碳单元的那些。该黏合剂可以优选选自二聚酸、三聚酸、聚异丁烯琥珀酸酐、油酸、硬脂酸、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、以及它们的盐和酯中的一种或多种。

Description

炸药组合物
技术领域
本发明涉及炸药组合物以及制备和使用这些炸药组合物的方法。更特别地，本发明的炸药是一种具有改性的燃料相的多组分炸药制剂。这些炸药组合物用于在采矿作业等中实施爆破，但不限于采矿作业。特别地，尽管不是排它地，但是本发明涉及各种形式的通过在燃料油中纳入黏合剂来改性的硝酸铵燃料油(ANFO)基炸药的制造和使用。
背景技术
ANFO混合物通常在采矿和其它应用中用作炸药。这些混合物提供有效的爆破效果，特别是当使用低体密度炸药级硝酸铵(EGAN)粒时。这样的EGAN制造为具有多孔的外表面，其吸收足够的燃料油以提供略微负氧平衡的炸药；和多孔的内部容积，这降低了密度并提供了在引爆过程期间充当“热点”的孔隙。
高体密度的农业级硝酸铵(AGAN)在ANFO中也是可用的。AGAN制造为不引入外部和内部孔隙率，并且因此需要克服一些技术问题从而使其能够用于ANFO中。
硝酸铵的其它来源也是已知的，其通过类似于AGAN的工艺制造，其中孔隙率水平是最低的，但是由于夹杂大的凹坑或孔，其具有类似于EGAN的体密度。
ANFO的主要技术缺点是：(i)相对少量的水的存在损坏该产物；(ⅱ)每单位体积混合物的爆炸能量(体积强度)对于给定的硝酸铵粒是固定的，仅取决于其体密度；并且(iii)爆速(VOD)限于相对适度的值。可通过以各种比例将ANFO与硝酸铵基乳液(ANE)混合来克服这些缺点。
ANE是油包水乳液(water-in-oil emulsion)，其中分散的水相是由硝酸铵、水和其它次要成分组成，而连续的油相是由乳化剂和碳质液体或固体组成。由于ANE比ANFO更昂贵，因而炸药组合物中使用的混合比通常是提供所需的耐水性、体积强度、VOD、或其组合所需要的最小值。
由1％至50％的ANE和99％至50％的ANFO组成的ANE和ANFO的混合物被称为重ANFO(HANFO)混合物。使用HANFO混合物来提供较高的体积强度，用于需要较高水平的能量来被有效地爆破的地面中；以及在较高的水平(高于40％ANE)下的一些耐水性。通常需要通过添加化学产气剂或固体敏化来敏化具有50％至100％的ANE和0％至50％的ANFO的混合物以有效地引爆，并通常将其称为“浆料”乳液/ANFO混合物。将使用化学产气剂敏化的这样的ANE和ANFO的混合物称为充气混合物。乳液/ANFO混合物，包括充气混合物，提供具有显著水平的耐水性的炸药组合物，并且还允许获得较高的VOD。这些混合物用于装入湿爆破孔，使产物在潮湿条件下安定(sleep)，并且用于由具有较高的抗压强度的岩石组成的地面，并且需要具有较高的VOD的炸药(即更加猛)来爆破它；或者其中需要较高水平的地面碎片。
通常优选在HANFO和充气混合物中使用EGAN。然而，产品的可用性、其成本及其品质带来的困难往往意味着将尝试在炸药组合物中使用其它的硝酸铵类型。这存在一些明显的技术难题：起因于缺乏提供所述混合物的敏化的粒的内部孔隙率；以及缺乏吸收所需水平的燃料油以提供所需的略微负氧平衡的外部孔隙率。特别地，如果使用非EGAN制造ANFO，则燃料油不会被吸收到粒的表面中并且可发生芯吸作用，导致柴油渗出并且渗入地面中，留下硝酸铵粒。柴油的转移也将改变炸药性质，导致具有正氧平衡和爆破后烟雾发生的提高风险的炸药。如果将这样的ANFO与乳液混合以形成HANFO或充气混合物，则未被吸收的柴油将与乳液混合然后稀释乳液。乳液的粘度将降低并且该产品可能不能在孔中保持其柱形完整性。降低粘度的乳液可以渗入孔中的裂纹和裂缝中，引起产品塌落。
克服这些缺点的标准方法是：(i)使用矿物油作为燃料组分，其具有比柴油燃料油显著更高的粘度，其由AGAN保持在较高水平下，并且其导致它们应该处于混合的乳液相中粘度的较小的损失；和(ii)对于乳液混合物，通过将较高水平的燃料相纳入ANE中来代替用于ANFO的柴油。使用后者描述的方法意味着乳液的粘度不受损害，并且存在的增加的燃料相容纳硝酸铵组分中没有纳入的柴油。但是就所使用的原材料或所需要的制备参数的变化而言，这两种方法都相对昂贵。
解决这些问题的一个方法是确保燃料油由粒保留。通过增加燃料油吸收和非EGAN粒的吸收能力，避免了芯吸作用和稀释。已知使用添加剂与燃料油以协助燃料油连接到AGAN粒的表面。在加拿大专利申请2438161A1中描述了一个实例，将由环氧化油、植物油及其酯衍生物组成的材料添加到燃料油。如在美国专利第3,540,953号所述的，另一个实例涉及使用固体燃料源例如炭黑。然而，使用这样的材料需要修改现有的炸药输送机械，并且其使用可导致材料积聚，材料积聚可堵塞关键设备。为了避免由这样的积聚产生的问题，因此具有会溶解在燃料油中并且不会需要进一步修改当前的炸药输送设备的黏合剂是有利的。它也可以是化学上不同于如上所述已知的偶联剂，从而提供一种替代物，并且如果尤其是在重ANFO型产品和乳液/ANFO混合物中它可具有改善的功能性，则它也将是有用的。另一个潜在的优点是利用具有新供应源的新组分，并且其可以经济地取代一些先前在这些爆破制剂中使用的油。
因此，提供避免或缓解在已知方法中存在的缺点的新的解决方案或提供这些方法的替代物是有用的。
发明内容
本发明的一个方面提供了具有氧化剂组分和燃料组分的混合炸药组合物，其中氧化剂组分可优选包含硝酸铵，并且燃料组分包含碳质材料，例如燃料油以及黏合剂。黏合剂选自长链羧酸和它的盐及其衍生物中的一种或多种。
本发明的另一个方面涉及提高了具有氧化剂组分和燃料组分的混合炸药组合物的耐水性和/或增加其安定时间的方法，其中氧化剂组分包含一种或多种氧化剂盐，并且燃料组分包含碳质材料和黏合剂，该方法包括将选自长链羧酸和它的盐及其衍生物中的一种或多种的黏合剂添加至混合炸药组合物的步骤。
优选地，氧化剂盐可以是单独的离散颗粒例如粒的形式。
在一个优选形式中，炸药组合物是硝酸铵/燃料油(ANFO)型的炸药组合物。在另一个优选形式中，炸药组合物是与硝酸铵基乳液型的炸药组合物混合的硝酸铵/燃料油(ANFO)型的炸药组合物。
优选地，所述长链羧酸可以是C8至C100长链羧酸。长链羧酸还可优选是硬脂酸或油酸或其二-或三-低聚物。长链羧酸的衍生物可以优选地选自从酯、内酯、酰胺、内酰胺、酸酐、酰基氯或其它卤化物、或这些酸的酰亚胺中的任何一种或多种。黏合剂例如可以选自以下中的一种或多种：二聚酸、三聚酸、聚异丁烯琥珀酸酐、油酸、硬脂酸、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、以及它们的盐和酯。
优选地，黏合剂可占5重量％至50重量％的燃料组分，或更优选10重量％至20重量％的燃料组分。还优选该燃料组分包含的大部分为柴油，而其余为矿物油。氧化剂组分包含的大部分为高密度硝酸铵粒和/或低密度无孔粒，而其余为低密度多孔硝酸铵粒和/或水。
具体实施方式
在一个广泛的形式中，本发明涉及包含作为氧化剂组分的固体无机氧化盐、作为燃料组分的烃类液体、和黏合剂的爆破炸药组合物。该组合物还可以包含硝酸铵基乳液。
黏合剂选自长链羧酸及其衍生物和这样的酸或衍生物的盐中的一种或多种。
所述衍生物例如可以是酯、内酯、酰胺、内酰胺、酸酐、酰基氯或其它卤化物、或酰亚胺。所述盐例如可以是具有普通碱金属或碱土金属阳离子、或具有铵或胺阳离子特别是长链胺阳离子的盐。
优选选择黏合剂以便增加炸药组合物的耐水性。还可优选或替代性地选择黏合剂以增加固体无机氧化盐的燃料油吸收率。此外，优选选择黏合剂以增加炸药组合物的安定时间(sleep time)。
黏合剂选自长链羧酸和它的盐和衍生物中的一种或多种。碳链可以优选具有约8至100个碳单元，并且更优选约10至50个碳单元。该链可以是饱和或不饱和的、直链或支链的。长链化合物可以具有一个羧酸官能团或多个这样的基团；例如两个或三个基团。
长碳链可以具有约8至100个碳单元，优选10至50个。在一个优选形式中，长碳链选自硬脂酸或油酸、或这样的酸的二-和三-组分衍生物。
优选地，其可选自二聚酸、三聚酸、聚异丁烯琥珀酸酐、油酸、硬脂酸、和它们的盐和酯中的一种或多种。在一个特别优选的形式中，其可以是二元酸，例如二聚酸或聚丁烯琥珀酸酐(PIBSA)、或它们的衍生物，或者可以是其混合物。二聚酸是C36二聚酸，其主要是(C18)硬脂酸的二聚体。其它合适的酸描述如下。
固体无机氧化盐通常是硝酸铵粒，并且可以是多孔粒、高密度粒、无孔粒、结晶硝酸铵、细粉(fines)或其组合的形式。多孔粒可以具有6至20泰勒筛尺寸的颗粒尺寸和约1.35g/cc至约1.52g/cc的颗粒密度，10.0至18.5％的粒空隙体积和约0.7至约0.85g/cc的体密度。高密度粒可以具有约0.85g/cc至1.00g/cc的体密度。硝酸铵粒细粉通常具有小于20泰勒筛尺寸的颗粒尺寸。
硝酸铵基乳液(ANE)是油包水(water-in-oil)型，其具有作为其连续相的释氧的盐溶液并且具有作为其连续相的有机水不混溶的燃料组分。释氧的盐溶液可以选自硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、尿素和水及其混合物。硝酸铵可以构成硝酸铵基乳液总组成的50重量％至约94重量％并且优选60至85重量％。尿素可以构成硝酸铵基乳液总组成的0至20重量％并且优选0至9重量％。有机水不混溶的燃料组分可构成硝酸铵基乳液总组成的1至10重量％。有机水不混溶的燃料组分可以包含乳化剂。乳化剂可以包含聚(异丁烯)琥珀酸酐和胺或烷醇胺乳化剂衍生物中的至少一种。乳化剂可以构成硝酸铵基乳液总组成的0.3至3.5重量％。
一种用于制备硝酸铵基乳液组合物的方法可以包括在高于释氧的盐溶液的软化点(fudge point)的温度下溶解释氧的盐溶液。在约pH2.0至约pH7.0之间调整释氧的盐溶液的酸度。将释氧的盐溶液和有机水不混溶的燃料组分组合并混合，直到硝酸铵基乳液是均匀的。
释氧的盐溶液可以包括产气催化剂(gassing catalyst)。产气催化剂可以选自硫氰酸盐或硫脲化合物族。产气催化剂可以构成释氧的盐溶液总组成的约0.1重量％至1重量％，优选0.1重量％至0.6重量％。
烃类液体可以选自#2柴油、石油烃、芳香族烃、乙二醇、燃料油、加热油、喷气燃料、煤油、矿物油、脂肪酸、醇、植物油及其混合物。
炸药组合物可以是硝酸铵/燃料油(ANFO)型的炸药组合物，或与硝酸铵基乳液(ANE)型的炸药组合物混合的硝酸铵/燃料油(ANFO)型的炸药组合物的形式，或作为硝酸铵基乳液(ANE)型的炸药组合物。伴随着爆破炸药组合物涉及乳液(即ANE)，则黏合剂应该选自不使该乳液脱稳的那些长链羧酸或它的盐或衍生物。这可以通过简单的试验来确定，以观察本发明中使用的黏合剂对乳液的稳定性的影响。建议选择不会引起乳液中组分的过早结晶的黏合剂。已经注意到，作为一种非常普遍的指示，即单硬脂酸酯趋于使乳液不稳定，但二-和三-硬脂酸酯与乳液一起是稳定的，而所有三种类型都改善了耐水性。当然，对于不涉及乳液存在的ANFO爆破组合物这不是问题。
炸药组合物，特别是乳液炸药，可以包括密度降低剂。密度降低剂可以选自由小气泡、空心颗粒或微球、低密度颗粒或其混合物组成的材料族。炸药组合物的密度优选为0.30至1.50g/cc。
在一个优选形式中，炸药组合物可以是包括无机氧化盐、燃料油(由黏合剂和碳质材料组成)的炸药混合物，并且还可以包含炸药乳液。
基于燃料组分的重量，优选黏合剂以约5重量％至约50重量％的量存在。更优选地，黏合剂以约10重量％至约20重量％的量存在。
黏合剂黏合氧化剂组分和燃料组分，并且是理想的选择以便可溶入碳质材料中。黏合剂选自长链单-或多元羧酸和/或它们的盐和/或其衍生物，特别是酯衍生物。其可优选为二元酸，例如二聚酸。在这种情况下，二元酸可以是低聚脂肪酸、脂肪酸或其衍生物、或混合物。优选地，所述脂肪酸是十八烯酸，例如二聚酸或三聚酸的低聚物。另一种优选的这样的黏合剂是脱水山梨糖醇三硬脂酸酯。
最优选地，二元脂肪酸为二聚酸(CAS：61788-89-4)。作为另一个实例，二元酸可以是聚异丁烯琥珀酸酐(PIBSA)或其衍生物、或其混合物。油酸或三聚酸是其它优选的黏合剂。二聚酸通常是二聚酸(75-82％)、三聚酸(16-22％)和单体酸(1-3％)的混合物。
其它可能的试剂包括硬脂酸盐和/或衍生物。这些的一个实例是脱水山梨糖醇三硬脂酸酯，(CAS：26658-19-5)，其为山梨糖醇的偏酯和其与硬脂酸的酸酐的混合物。其它这样的试剂可以特别是各种二-和三-硬脂酸酯和它们的盐和衍生物。
另一种可能的黏合剂是“Dodiflow”，这是由瑞士的Clarient AG公司制造。以“Dodiflow”出售的产品是烯基螺二内酯(alkenylspirobislactone)与一摩尔的二(氢化牛油)胺和一摩尔的(氢化牛油)胺的反应产物，也称为N-硬脂酰马来酰亚胺十八烷基共聚物。
这样的硬脂酸或其它酸盐的反离子可包括二乙基乙醇胺、三乙醇胺、乙醇胺、二乙基乙醇胺、以及碱金属或碱土金属盐、或其它金属盐、或铵或长链烃四铵盐作为一些实例。还可使用盐例如钠、铵、钙、铝等的盐。其它试剂包括硬脂酸酯，例如甘油单硬脂酸酯和四甘油三硬脂酸酯。
黏合剂可以是这些酸的衍生物、以及它们的盐，特别是它们的酯、内酯、酰胺、内酰胺、酸酐、酰基氯或其它卤化物、或酰亚胺或磺酸及其衍生物。如果使用酸，调节混合物的pH可以是有利的，因为太低的pH可导致硝酸铵脱稳，所以在这种情况下例如通过将氢氧化钠或类似的碱添加至酸来调节pH可为必要的。
根据本发明的碳质材料通常是可在ANFO、乳液、或HANFO爆破炸药中使用的的燃料油或替代性组分。其通常是长链烃油，或其衍生物。
碳质材料可以选自本领域已知的任何燃料(例如燃料油、加热油、柴油、喷气燃料、煤油、矿物油、饱和的脂肪酸例如月桂酸和硬脂酸、醇、植物油等)。优选地，有机碳质材料包含燃料油，例如2号柴油。
无机氧化剂盐优选地选自铵、碱土硝酸盐和碱金属硝酸盐。优选地，氧化剂盐是硝酸铵(AN)与硝酸钙(CN)或硝酸钠(SN)及其混合物的组合。最优选地，氧化剂盐是硝酸铵。(一种或多种)氧化剂盐处于单独的离散颗粒形式，例如粒(prills)、粒料(granules)、丸粒(pellets)和/或细粉(fines)的形式，而不是浇注(cast)或粉末或溶液的形式。按总组成的重量计，所采用的(一种或多种)氧化剂盐的量通常为总组成的9重量％至约94重量％。
基于无机氧化盐和燃料的重量，优选燃料油以约2至约10重量％的量存在。更优选地，燃料油以约4至约8重量％的量存在，并且最优选地，无机氧化剂盐与燃料油的比率为约94：6。当被加载到钻孔中时，炸药组合物可以是ANFO、HANFO或敏化的乳液：ANFO浆料。
已发现，根据本发明制成的包括作为黏合剂的长链羧酸和它们的盐和衍生物的爆破组合物具有良好的耐水性。因此，本发明涉及通过在炸药混合物中包括这些黏合剂来改善这样的组合物的耐水性的方法。
实施例
实施例01-二聚酸
测试在乳液爆破组合物中作为黏合剂的二聚酸(36个碳单元)。乳液的稳定性保持良好，并且当与不添加黏合剂的标准乳液相比时具有整体上改善的耐水性。用二聚酸代替约10％至30％的燃料组分。它容易溶解在柴油中。该炸药混合物允许28至94％的AN和1.8至6％的燃料油。可以使用HDAN和LDAN粒两者。
实施例02-油烯基二聚体单硬脂酸酯(Oleayl dimer monostearate)
测试了油烯基二聚体硬脂酸酯(C54)。具有良好的乳化稳定性和良好的耐水性。黏合剂代替10％至30％的燃料组分，并且它容易溶解在柴油中，并且使用HDAN和LDAN粒，56-94％的AN和1.8-6％的FO混合。
实施例03-油烯基二聚体二硬脂酸酯
测试了油烯基二聚体二硬脂酸(C72)。具有良好的乳化稳定性和良好的耐水性。黏合剂代替10％至30％的燃料组分，并且它容易溶解在柴油中，并且使用HDAN和LDAN粒，56-94％的AN和1.8-6％的FO混合。
实施例04-二聚酸/Genamin OL500D
测试了二聚酸和GenaminTMOL500D的混合物。Genamin OL500D是一种蒸馏的油烯基乙酸铵盐化合物。具有平均的乳化稳定性，但具有一些轻微的结晶。黏合剂代替20％至50％的燃料组分，并且它容易溶解在柴油中，并且使用HDAN和LDAN粒，56-94％的AN和1.8-6％的FO混合。
实施例05-Dodiflow
测试了DodiflowTM，即N-硬脂酰马来酰亚胺十八烷基共聚物化合物。具有良好的乳化稳定性和良好的耐水性。黏合剂代替10％至20％的燃料组分，并且在一定的加热后它溶解在柴油中，并且使用HDAN和LDAN粒，56-94％的AN和1.8-6％的FO混合。
实施例06-PEG600二硬脂酸酯
测试了PEG600二硬脂酸酯，即硬脂酸与聚乙二醇的二酯。在乳液中有一些结晶。黏合剂代替10％至20％的燃料组分，并且在一定的加热后它溶解在柴油中，并且使用HDAN和LDAN粒，56-94％的AN和1.8-6％的FO混合。
实施例07-脱水山梨糖醇硬脂酸酯
测试了脱水山梨糖醇硬脂酸酯(C24)。具有非常好的耐水性。黏合剂代替10％至20％的燃料组分，并且在加热后它溶解在柴油中，并且使用LDAN粒，47-94％的AN和1.8-6％的FO混合。
实施例08-脱水山梨糖醇三硬脂酸酯
测试了脱水山梨糖醇三硬脂酸酯(C60)。具有所观察的良好乳化稳定性和非常好的耐水性。黏合剂代替10％至20％的燃料组分，并且在加热后它溶解在柴油中，并且使用LDAN粒，混合47-94％的AN和1.8-6％的FO。
实施例09-二亚乙基三胺三硬脂酸酯
测试了二亚乙基三胺三硬脂酸酯(C58)。在乳液中有一些结晶，并且有相当的耐水性。黏合剂代替5％至15％的燃料组分，并且在加热后它溶解在柴油中，并且使用HDAN粒，56-94％的AN和1.8-6％的FO混合。
实施例10-甲胺硬脂酸酯
测试了甲胺硬脂酸酯(C19)。在乳液中有一些结晶，并且有相当的耐水性。黏合剂代替5％至15％的燃料组分，并且在加热后它溶解在柴油中，并且使用HDAN粒，56-94％的AN和1.8-6％的FO混合。
以类似于实施例1-10的方法进行实施例11-40。
耐水性测试
如下所述，制备了各种比较例(即作为比较例1-5)。此外，如下所述，还制备了根据本发明的炸药组合物的一些实施例(即实施例A至E)。
根据以下测试程序确定各种制剂的相对有效性。
一般的乳液制造程序
将氧化剂相的成分加热到75C以形成水溶液。单独地，当加热至65C时混合燃料相的成分。然后将热氧化剂相缓慢倾倒入燃料相中，伴随由配备有初始在600rpm下旋转的65mm JiffyTM搅拌叶片的Lightnin’LabmasterTM混合器提供搅拌30秒。通过在1000rpm下搅拌30秒，在1500rpm下搅拌30秒和1700rpm直到获得所述的粘度，将粗乳液精制。每个样品中制备的产品数量为2.00kg。
第一个一般性耐水性程序
在250ml的玻璃烧杯中制备包含50g乳液和50g ANFO的100g均匀混合物，并且将该混合物保持在公知的室温下。在相同的公知室温下将100g水的样品添加至乳液：ANFO混合物并且立刻记录该混合物的温度为初始温度(T0)。启动5分钟的计时器并且立即手动使用10mm玻璃棒通过以约1秒/圈的速率旋转20圈来混合烧杯的内容物。在完成混合后将烧杯的内容物静置，直到5分钟的间隔结束，此时记录含水组分的温度(T5)。此外记录混合后烧杯的内容物的目测。T0和T5之间的差值表示起因于由乳液组分赋予硝酸铵耐水性的程度的吸热硝酸铵溶解的比例。
一般性棒等级程序
以重ANFO混合物或充气乳液混合物制备乳液和ANFO混合物。将10mm玻璃棒以45度角浸渍到混合物中至约20mm的深度，以用混合物涂覆玻璃棒的一侧，然后轻轻敲打玻璃棒以移除过量的粒和/或乳液。玻璃棒保持朝向光源，涂覆有乳液的一侧背离，使得光可视地通过玻璃棒。随后沿玻璃棒轻轻擦该乳液三次并且测量结晶的比例如下：
8＝无结晶，
7＝少量结晶，
6＝一半乳液：一半结晶，
5＝大部分是结晶，有一些乳液，
4＝全部是结晶，没有乳液。
在已知间隔下的时间内对于结晶形成的比例连续对该混合物评级。
一般性燃料吸收性程序
将初始重量的硝酸铵(50g)称量入250ml烧杯中。将100ml柴油添加到硝酸铵粒。将其放置15分钟以使柴油充分吸收。随后倾倒出过量的柴油并且将所有的硝酸铵倾倒到吸收纸上。在硝酸铵顶部上方放置一块吸收纸巾并且挤压它以移除过量的柴油。将硝酸铵转移到另一块吸收纸巾，使用另一块吸收纸巾移除过量的柴油。称量最终重量的硝酸铵并且通过最终重量减去初始重量并且将该值除以初始重量来确定燃料油吸收率。
第二个一般性耐水性程序
另一种替代性的耐水性程序可以显示不同的添加剂对混合物的耐水性能力的影响。
用包含50重量％的乳液和50重量％的ANFO的均匀混合物将55ml容器填充到顶部。将该容器放置到600ml烧杯中。随后将250ml水添加到烧杯中。瞬间搅拌机叶片位于样品上方约14mm。启动瞬间混合器叶片在1000rpm下持续约30分钟。定期测量电导率。
比较例1
比较例1表示待用作比较例的标准制剂。在表1中显示了该制剂。乳化剂选自源自PIBSA(聚丁烯琥珀酸酐)与胺或烷醇胺之间的缩合反应的乳化剂组。所使用的矿物油为主要的链烷烃与一些芳族和环烷烃成分化合物。形成具有约25,000cP粘度的乳液。制备60重量份乳液和40重量份ANFO的充气混合物并且将其化学充气至所需的1.05g/cc的密度，这是这种类型的混合物的典型密度。用于ANFO的硝酸铵粒类型具有0.82g/cc的体密度和6％的燃料油吸收率，且是从Dyno Nobel拥有的Louisiana Missouri Ammonium Nitrate工厂进口的(本文中称为LOMO粒)。如表2所示，所述混合物的耐水性良好。
表1标准的乳液制剂
氧化剂组分 94％
硝酸铵 75％
水 25％
燃料组分 6％
乳化剂 15％
矿物油/燃料油 85％
表2使用LOMO AN粒ANFO的充气乳液混合物的耐水性结果
初始温度(T0) 14C
最终温度(T5) 11C
温度差 3C
比较例2
在比较例2中，工艺条件保持尽可能地接近在比较例1中描述的那些。因此重复比较实施例1，所不同的是用于ANFO的硝酸铵粒类型为无孔的Acron硝酸铵粒。尽管粒是无孔的，但是体密度为0.74g/cc，这是由颗粒中心中的凹坑引起。当燃料油与粒混合时，它通常保留在凹坑中，并且不被吸收到表面上或以其它方式被吸收。在与乳液接触时燃料油可用于与乳液混合并且引起乳液变薄。在这个实施例中使用在比较例1中使用的相同乳液组分。制备60：40份乳液：ANFO的充气混合物并且将其化学充气至所需的1.05g/cc的密度。如表3所示，该混合物的耐水性结果差，并且在耐水性测试中观察到Acron粒从乳液中分离。
表3使用Acron AN粒ANFO的充气乳液混合物的耐水性结果
初始温度(T0) 14C
最终温度(T5) 6C
温度差 8C
实施例A
进行实验以了解二聚酸在不同的制剂中如何起作用。在实施例A中，使用与比较例1相同的乳液。硝酸铵粒来源是Acron AN粒。用于ANFO的燃料油组分由10％的二聚酸和90％的柴油组成。制备60：40份的乳液：ANFO的充气混合物并且将其化学充气至所需的1.05g/cc的密度。如表4所示，与比较例2相比改善了耐水性，并且与比较例1一致。
表4在柴油ANFO中使用Acron AN粒和二聚酸的充气乳液混合物的耐水性结果
初始温度(T0) 14C
最终温度(T5) 11C
温度差 3C
比较例3
重复比较例2，其中用Chempure硝酸铵替换Acron硝酸铵粒。Chempure没有添加涂覆剂并处于结晶形式。获得60：40的充气混合物的耐水性。如表5所示，耐水性差，并且观察到在耐水性测试期间Chempure从乳液中分离。
表5使用Chempure AN ANFO的充气乳液混合物的耐水性结果
初始温度(T0) 14C
最终温度(T5) 5C
温度差 9C
实施例B
重复比较例3，唯一的区别在于用10％的二聚酸和90％的柴油的混合物替换燃料油组分。如表6所示，所述混合物的耐水性得到改善。
表6在柴油ANFO中使用Chempure AN和二聚酸的充气乳液混合物的耐水性结果
初始温度(T0) 14C
最终温度(T5) 8C
温度差 6C
比较例4
与在比较例1中使用的类似，使用来自Queenland Nitrates Pty Ltd的KT技术硝酸铵粒(本文中称为“QNP”)制备60：40份乳液：ANFO的混合物，并且将其化学充气。使用棒等级程序评价所述乳液混合物关于随时间推移的乳液结晶程度。表7显示了结晶程度不随时间推移而增加。
表7使用KT AN粒ANFO的充气乳液混合物的棒等级结果
天数 结晶等级
0 7
4 6
14 5
20 5
比较例5
在ANFO组分中使用LOMO硝酸铵粒来制备40：60份的乳液：ANFO的HANFO混合物。使用棒等级程序测量随着时间推移乳液组分的结晶程度。表8显示随着时间的推移增加的结晶是明显的。
表8使用LOMO AN粒ANFO的HANFO混合物的棒等级结果
天数 结晶等级
0 7
4 7
14 4
20 4
实施例C
与比较例1类似地制备充气乳液混合物(60：40份乳液：ANFO)，由此使用Acron硝酸铵粒制备ANFO并且燃料油组分由10％的二聚酸和90％的柴油组成。如表9所示，与使用LOMO颗粒而无二聚酸存在相比，随着时间的推移降低的乳液结晶速率是明显的。
表9在柴油ANFO中使用Acron AN粒和二聚酸的充气乳液混合物的棒等级结果
天数 结晶等级
0 7
4 7
14 6
20 6
实施例D
制备60：40份的乳液：ANFO的HANFO充气乳液混合物，由此ANFO组分由Acron硝酸铵粒和包含10％的二聚酸和90％的柴油的燃料油组分组成。如表10所示，与使用KT粒而无二聚酸存在相比，随着时间的推移降低的乳液结晶速率是明显的。
表10在柴油ANFO中使用Acron AN粒和二聚酸的HANFO混合物的棒等级结果
天数 结晶等级
0 7
4 7
14 6
20 6
实施例E
制备由0％、10％、20％和30％的二聚酸和其余为柴油组成的各种二聚体和柴油溶液。测量了燃料油吸收率并且表11显示了结果。结果显示随着二聚酸的量增加改善的燃料油吸收率的趋势。
表11在柴油中具有不同的二聚酸含量的Acron AN粒的燃料油吸收率
％二聚酸 燃料油吸收率
0 3.4％
10 4.1％
20 5.0％
30 5.4％
比较例6
在比较例6中，工艺条件保持尽可能地接近在比较例1中描述的那些。因此，重复比较例1，所不同的是用于ANFO的硝酸铵粒类型是低密度ENAEXPrillex AN。制备了40：60份的乳液：ANFO的混合物。表12显示了根据上述的第二个一般耐水性程序测试的耐水性结果。
表12使用ENAEX Prillex AN粒ANFO的充气乳液混合物的电导率耐水性结果
时间(min) 电导率(mS/cm)
0 0
15 4.9
30 7.0
实施例F
重复比较例6，区别在于用20％的二聚酸和80％的柴油的混合物替换燃料油组分。如表13所示，当与表12中的结果相比时电导率降低，这表明该混合物耐水性的改善。
表13在柴油ANFO中使用ENAEX Prillex AN和二聚酸的充气乳液混合物的耐水性结果
时间(min) 电导率(mS/cm)
0 0
15 1.5
30 2.0
实施例G
重复比较例6，唯一区别在于用10％的山梨糖醇三硬脂酸酯和90％的柴油的混合物替换燃料油组分。如表14所示，当与表12中的结果相比时电导率降低，这表明该混合物耐水性的改善。
表14在柴油ANFO中使用ENAEX Prillex AN和二聚酸的充气乳液混合物的耐水性结果
时间(min) 电导率(mS/cm)
0 0
15 1.4
30 1.5
实施例H
重复比较例6，区别在于用10％的Dodiflow和90％的柴油的混合物替换燃料油组分。如表15所示，当与表12中的结果相比时电导率降低，这表示该混合物耐水性的改善。
表15在柴油ANFO中使用ENAEX Prillex AN和Dodiflow的充气乳液混合物的耐水性结果
时间(min) 电导率(mS/cm)
0 0
15 1.1
30 1.2
比较例7
在比较例7中，工艺条件保持尽可能地接近在比较例1中描述的那些。因此重复比较例1，所不同的是用于ANFO的硝酸铵粒类型是低密度Tianji AN。制备30：70份的乳液：ANFO的混合物。在直径102mm的管中在承压条件下引爆该混合物并且记录2,400m/s的爆速。
实施例I
重复比较例7，区别在于用20％的山梨糖醇三硬脂酸酯和80％的柴油的混合物替换燃料油组分。观察到2800m/s的爆速，表明该添加剂不影响爆速。
实施例J
在这个实施例中，制备40：60份的乳液：ANFO的混合物。用于ANFO的硝酸铵粒类型为Rivno HDAN。用20％的山梨糖醇三硬脂酸酯和80％的柴油的混合物替换燃料油组分。在直径200mm的管中在承压条件下引爆该混合物。获得3,200m/s的爆速。
在本说明书中，除非上下文另有明确说明，术语“包括”具有词语的非排它性含义，处于“至少包括”而非“仅由组成”的排它含义的意识。这同样适用于该词语的其它形式的相应语法变化，例如“包含(comprise)”、“包括(comprises)”等。明显的是，可以根据本发明的精神并且旨在成为本发明的一部分而做出显而易见的变化和改变，并且因此任何这样的显而易见的变化和改变都在本发明的范围之内。
工业实用性
在采矿或建筑行业中本发明可用于爆破作业。

Claims (18)

1.一种具有氧化剂组分和燃料组分的混合炸药组合物，其中氧化剂组分包含一种或多种氧化剂盐，燃料组分包含碳质材料和黏合剂，并且其中黏合剂选自长链羧酸及其盐和衍生物中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中氧化剂盐是硝酸铵。
3.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中氧化剂盐是作为粒的单独的离散颗粒形式。
4.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中碳质材料是燃料油。
5.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其是硝酸铵/燃料油(ANFO)型炸药组合物。
6.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其是与硝酸铵基乳液(ANE)型炸药组合物混合的硝酸铵/燃料油(ANFO)型炸药组合物。
7.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中所述长链羧酸是C8至C100长链羧酸。
8.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中所述长链羧酸是硬脂酸或油酸或其二-或三-低聚物。
9.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中所述长链羧酸的衍生物选自酯、内酯、酰胺、内酰胺、酸酐、酰基氯或其它卤化物、或所述酸的酰亚胺中的任何一种或多种。
10.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中所述黏合剂选自二聚酸、三聚酸、聚异丁烯琥珀酸酐、油酸、硬脂酸、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、以及它们的盐和酯中的一种或多种。
11.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中黏合剂构成燃料组分的5重量％至50重量％。
12.根据权利要求11所述的混合炸药组合物，其中黏合剂构成燃料组分的10重量％至20重量％。
13.根据权利要求12所述的混合炸药组合物，其中燃料组分大部分为柴油，其余为矿物油。
14.根据权利要求1所述的混合炸药组合物，其中氧化剂组分大部分为高密度硝酸铵粒和/或低密度无孔粒，其余为低密度多孔硝酸铵粒和/或水。
15.一种提高混合炸药组合物的耐水性和/或增加其安定时间的方法，该混合炸药组合物具有氧化剂组分和燃料组分，其中氧化剂组分包含一种或多种氧化剂盐，燃料组分包含碳质材料和黏合剂，该方法包括：
将选自长链羧酸及其盐和衍生物中的一种或多种的黏合剂添加至混合炸药组合物的步骤。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所添加的黏合剂构成5重量％至50重量％的燃料组分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所添加的黏合剂构成10重量％至20重量％的燃料组分。
18.根据权利要求15的方法，其中所添加的黏合剂选自二聚酸、三聚酸、聚异丁烯琥珀酸酐、油酸、硬脂酸、脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、以及它们的盐和酯中的一种或多种。
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