CN104262067B - 高温敏化制备乳化炸药的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高温敏化制备乳化炸药的方法。该方法包括以下操作步骤：水相制备、油相制备、乳化、敏化、装药和冷却，所用原料如下：硝酸铵、硝酸钠、尿素、水、复合油相、乳化剂、发泡剂和促进剂；所述促进剂为pH值5.5的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液或pH值4.5的磷酸二氢钾缓冲溶液或pH值3.5酒石酸钾缓冲溶液或pH值1.0的四草酸钾缓冲溶液等；敏化操作：将所述促进剂和发泡剂混合均匀加入温度为85℃～110℃的乳胶基质中，混合均匀，敏化0.5～10分钟。本发明具有促进剂原料来源广泛、成本低廉、无毒，可以改善炸药pH值，提高炸药性能；敏化方法简单，快速无后效，简化生产工序，节约成本，减少能耗。
Description
技术领域
本发明属于乳化炸药技术领域，尤其涉及一种工业乳化炸药的制备方法。
背景技术
乳化炸药通常是由氧化剂水溶液与还原剂经过乳化制得乳胶基质，乳胶基质在敏化剂的作用下经发泡工艺即可制得。敏化工序是制造乳化炸药必不可少、极其重要的工序，其对乳化炸药的性能有着重要的影响。乳化炸药的敏化方法主要有两种：第一种方法是利用添加猛炸药或敏感成分的药剂敏化法，其具有成本高，生产不安全等缺点，限制了在工业炸药中广泛应用；第二种方法是在乳胶基质中产生微小气泡敏化乳胶基质的气泡敏化法，其又包括三种方法：1、直接添加气泡的机械搅拌气泡敏化法，此种发泡效果不佳，制备的乳化炸药储存稳定性差；2、添加气体保持剂（如玻璃微球、树脂微球、珍珠岩等）的气泡敏化法，这种方法的敏化效果较好，但成本高，药品质量参差不齐，在工业上应用也不多，3、化学发泡敏化法：化学发泡敏化法制备的乳化炸药具有气泡细小均匀、炸药爆速高、威力大、生产成本低廉，是主导的敏化方式。
目前，国内化学发泡敏化乳胶基质制备乳化炸药的温度以中低温为主（见中国专利“一种乳化炸药的生产方法”，专利公开号为CN201010136923.1；中国专利“一种乳化炸药中温敏化的制备方法”，专利公开号为CN200910149882），这就必然要求水油相乳化后的乳胶基质需经过专用的设备进行冷却或保温，降至一定温度条件下才能正常敏化，从而造成工序中断，难以实现乳化炸药的装药封口、包装连续化生产，影响生产效率，且不易管理。国内的冷却方式主要包括管道式、钢带式、过水式等冷却方式，冷却效率在3～4t/h，严重制约了工业乳化炸药的产能提高。另外，国内用于乳胶基质冷却或保温的设备造价昂贵，设备能耗高，工房占地面积大，操作人员多。
发泡促进剂主要可以分为两类：一是无机酸（见中国专利“乳化炸药的化学敏化方法”，专利公开号为CN200910104299；中国专利“乳化炸药快速化学发泡敏化的方法”，专利公开号为CN95110404；中国专利“有机发泡剂敏化的煤矿许用型乳化炸药”，专利公开号为CN88102117；），如硝酸、盐酸、磷酸、硫酸等，为可电离H+的酸，其虽然酸性强、促进作用大、发泡快，但在这种环境中，乳化剂会发生部分水解、还原反应，一定程度的影响到乳化剂的性能，造成乳化炸药老化、性能下降，同时腐蚀设备，影响设备寿命；另一类是含硫盐类（见中国专利“一种快速发泡剂”，专利公开号为CN201010574453.7；中国专利：“乳化炸药快速敏化”，专利公开号为CN201010207666；中国专利：“乳化炸药及化学发泡工艺”，专利公开号为CN92107069.1）如硫脲、硫氰酸铵等，该盐类自身具有一定的毒性，且在酸性条件下会产生类似硫化物有毒气体，长期接触，影响员工身心健康。
发明内容
为了解决现有乳胶基质敏化前需冷却降温；敏化、发泡时间长、发泡促进剂为强酸或含硫有毒盐类等的问题，本发明提供一种高温敏化制备乳化炸药的方法。
本发明的方法如下：
（同权利要求书）
本发明与现有技术相比，其显著的优点是：
1、高温敏化
敏化可以在85℃～110℃的乳胶基质中完成，与现有工艺相比，省略了基质在钢带冷却降温、保温发泡的两工序，简化了设备与工艺，节约投资与能耗；实现了乳化炸药乳化、敏化的连续化生产，提高生产效率，减少工房操作人员，降低生产成本；
2、pH值1.0～5.5的缓冲溶液为促进剂
高温条件下，它酸度适中，发泡剂发泡均匀，大小分布适中；避免强酸对乳化剂的破坏，优化乳化炸药的pH值，提高炸药性能；减缓设备的腐蚀；缓冲溶液为无毒无害的水溶液，来源广泛，安全性好；
3、发泡快速
加入敏化剂和促进剂的乳胶基质在0.5～10.0分钟内可敏化至1.05～1.25g/m3 的正常炸药密度区间内，无后效，保证了乳化炸药性能的稳定性，且可根据需要调整密度，乳化炸药储存期在8个月以上，敏化后炸药不怕挤压，爆速高、炸药威力大，成本低。
4、本发明的敏化操作简单，在现有技术的基础上无需添加新设备。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地说明。
实施例1：
以工业生产100㎏岩石乳化炸药为例，原料如下：
硝酸铵 77.5㎏
硝酸钠 7.0㎏
尿素 0.5㎏
水 9.0㎏
复合油相 3.5㎏
失水山梨糖醇单油酸酯 2.5㎏
质量分数30%的亚硝酸钠水溶液 1.0㎏
pH值5.5邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液 0.5㎏
所述复合油相由石蜡、凡士林、机械油和氯化石蜡组成，其中石蜡1㎏、凡士林1㎏、机械油0.5㎏、氯化石蜡1.0㎏。
具体制备操作步骤如下：
第一步水相制备：将77.5㎏硝酸铵、7.0㎏硝酸钠、0.5㎏尿素、9㎏水依次投入带夹层和搅拌装置的水相溶解罐中，加热搅拌均匀，加热温度至110℃，停机保温30分钟，制得水相；
第二步油相制备：将3.5㎏复合油相和2.5㎏失水山梨糖醇单油酸酯（Span-80）投入带夹层和搅拌装置的油相熔化罐中，加热搅拌均匀，加热温度至100℃，停机保温15分钟，制得油相；
第三步乳化：将水相和油相分别送入连续乳化器中乳化，制得温度110℃的乳胶基质100.0㎏；
第四步敏化：将质量分数30%亚硝酸钠水溶液1.0㎏和pH值为5.5邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液0.5㎏混合均匀加入100.0㎏温度110℃的乳胶基质中敏化，敏化0.5分钟；
装药：利用装药机装成不同规格的药卷，并窝口，制得具有爆轰感度的乳化炸药；
第五步：冷却与包装：将药卷冷却至60℃，装箱入库。
制得的岩石乳化炸药密度：0.5分钟：1.05g/cm3；5.0分钟：1.05g/cm3；10.0分钟：1.05 g/cm3；30.0分钟：1.05 g/cm3；1.0小时：1.05 g/cm3；
经测试，制得的岩石乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：10cm；爆速5575m/s：作功能力：310ml；猛度：20.97mm；储存期：11个月。
实施例2：
以工业生产100㎏岩石乳化炸药为例，原料如下：
硝酸铵 75.0㎏
硝酸钠 8.0㎏
尿素 0.8㎏
水 10.0㎏
复合油相 3.8㎏
失水山梨糖醇单油酸酯 2.4㎏
质量分数40%的亚硝酸钠水溶液 0.75㎏
pH值4.5的磷酸二氢钾缓冲溶液 1.0㎏
所述复合油相由石蜡、凡士林、机械油和氯化石蜡组成，其中石蜡1㎏、凡士林1.1㎏、机械油0.7㎏、氯化石蜡1.0㎏。
制备乳化炸药的操作步骤同实施例1，不同的工艺条件如下，
第一步水相制备：加热温度至105℃；
第二步油相制备：加热温度至95℃。
第三步乳化：制得的乳化胶基质温度为105℃
第四步敏化：发泡剂为质量分数40%亚硝酸钠水溶液0.75㎏，促进剂为pH值4.5磷酸二氢钾缓冲溶液1.0㎏；敏化时间2.0分钟；。
第五步连续装药与包装：将药卷冷却至为50℃。
制得的岩石乳化炸药密度：2.0分钟：1.10g/cm3；5.0分钟：1.10g/cm3；10.0分钟：1.10 g/cm3；30.0分钟：1.10 g/cm3；1.0小时：1.10g/cm3；
经测试，制得的岩石乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：10cm；爆速5430m/s：作功能力：308mL；猛度：20.60mm；储存期：12个月。
实施例3：
以工业生产100㎏岩石乳化炸药为例，原料如下：
硝酸铵 71.0㎏
硝酸钠 11.0㎏
尿素 1.0㎏
水 11.0㎏
复合油相 4.5㎏
失水山梨糖醇单油酸酯 1.5㎏
质量分数50%的二亚硝基戊次甲基四胺水溶液 0.6㎏
pH值3.5的酒石酸钾缓冲溶液 1.8㎏
所述复合油相由石蜡、凡士林、机械油和氯化石蜡组成，其中石蜡1.0㎏、凡士林1.0㎏、机械油1.0㎏、氯化石蜡1.5㎏。
制备乳化炸药的操作步骤同实施例1，不同的工艺条件如下，
第一步水相制备：加热温度至95℃。
第二步油相制备：加热温度至85℃。
第三部乳化：制得的乳化胶基质温度为95℃。
第四步敏化：敏化剂为质量分数50%二亚硝基戊次甲基四胺水溶液0.6㎏，促进剂为pH值3.5酒石酸钾缓冲溶液1.8㎏；敏化时间4.0分钟；。
第五步：连续装药与包装：将药卷冷却至40℃。
制得的岩石乳化炸药密度：4.0分钟：1.20g/cm3；5.0分钟：1.20g/cm3；10.0分钟：1.20 g/cm3；30.0分钟：1.20 g/cm3；1.0小时：1.20g/cm3；
经测试，制得的岩石乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：8cm；爆速5265m/s：作功能力：305mL；猛度：20.00mm；储存期：10个月。
实施例4：
以工业生产100㎏岩石乳化炸药为例，原料如下：
硝酸铵 68.0㎏
硝酸钠 13.0㎏
尿素 2.0㎏
水 11.0㎏
复合油相 4.4㎏
失水山梨糖醇单油酸酯 1.6㎏
质量分数60%的二亚硝基戊次甲基四胺水溶液 0.3㎏
pH值1.0的四草酸钾缓冲溶液 2.5㎏
所述复合油相由石蜡、凡士林、机械油和氯化石蜡组成，其中石蜡1.0㎏、凡士林1.0㎏、机械油0.9㎏、氯化石蜡1.5㎏。
按照上述组份和质量配比制备乳化炸药的操作步骤同实施例1，不同的工艺条件如下，
第一步水相制备：加热温度至85℃。
第二步油相制备：加热温度至80℃。
第三部乳化：制得的乳化胶基质温度为85℃。
第四步敏化：敏化剂为质量分数60%二亚硝基戊次甲基四胺水溶液0.3㎏，促进剂为pH值为1.0的四草酸钾缓冲溶液2.5㎏；敏化时间10.0分钟。
第五步：连续装药与包装：将药卷冷却至30℃。
制得的岩石乳化炸药密度：10.0分钟：1.20 g/cm3；30.0分钟：1.20 g/cm3；1.0小时：1.20g/cm3；
经测试，制得的岩石乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：9cm；爆速5128m/s：作功能力：300mL；猛度：18mm；储存期：12个月。
实施例5：
促进剂为pH值4.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液；
乳化剂为聚异丁烯丁二酰亚胺；
敏化时间：1.5分钟；
其它原料、操作步骤和其它工艺条件同实施例1。
乳化炸药密度：1.5分钟：1.18g/cm3；5.0分钟：1.18g/cm3；10.0分钟：1.18g/cm3；30.0分钟：1.18g/cm3；1.0小时：1.18g/cm3；
经测试，制得的乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：8cm；爆速5128m/s：作功能力：302mL；猛度：18.8mm；储存期：9个月。
实施例6：
促进剂为pH值2.6的柠檬酸-柠檬钠缓冲溶液；
乳化剂为聚异丁烯丁二酰亚胺；
敏化时间：3.5分钟；
其它原料、操作步骤和其它工艺条件同实施例2。
乳化炸药密度：3.5分钟：1.20g/cm3；5.0分钟：1.20g/cm3；10.0分钟：1.20g/cm3；30.0分钟：1.20g/cm3；1.0小时：1.20g/cm3；
经测试，制得的乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：8cm；爆速5278m/s：作功能力：295mL；猛度：19.2mm；储存期：10个月。
实施例7：
促进剂为pH值1.5的柠檬酸-柠檬铵缓冲溶液；
乳化剂为聚异丁烯丁二酰亚胺；
敏化时间：6.5分钟；
其它原料、操作步骤和其它工艺条件同实施例3。
乳化炸药密度： 6.5分钟：1.18g/cm3；10.0分钟：1.18g/cm3；30.0分钟：1.18g/cm3；1.0小时：1.18g/cm3；
经测试，制得的乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：9cm；爆速5356m/s：作功能力：300mL；猛度：19.3mm；储存期：9个月。
实施例8：
促进剂为pH值1.5的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液；
乳化剂为高分子乳化剂；
敏化时间：7.5分钟；
其它原料、操作步骤和其它工艺条件同实施例4。
乳化炸药密度：7.5分钟：1.10g/cm3；10.0分钟：1.10g/cm3；30.0分钟：1.10g/cm3；1.0小时：1.10g/cm3；
经测试，制得的乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：9cm；爆速5328m/s：作功能力：302mL；猛度：19.0mm；储存期：7个月。
实施例9：
促进剂为pH值5.5的磷酸氢二钾缓冲溶液；
乳化剂为双子型乳化剂；
敏化时间：1.0分钟；
其它原料、操作步骤和其它工艺条件同实施例1。
乳化炸药密度：1.0分钟：1.15g/cm3；5.0分钟：1.15g/cm3；10.0分钟：1.15g/cm3；30.0分钟：1.15g/cm3；1.0小时：1.15g/cm3；
经测试，制得的乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：10cm；爆速5425m/s：作功能力：305mL；猛度：20.3mm；储存期：12个月。
实施例10：
促进剂为pH值3.5的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液；
乳化剂为双子型乳化剂；
敏化时间：3.5分钟；
其它原料、操作步骤和其它工艺条件同实施例2。
乳化炸药密度：3.0分钟：1.18g/cm3；5.0分钟：1.18g/cm3；10.0分钟：1.18g/cm3；30分钟：1.18g/cm3；1.0小时：1.18g/cm3；
经测试，制得的乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离:10cm；爆速5328m/s：作功能力：302mL；猛度：20.5mm；储存期：13个月。
实施例11：
促进剂为pH值1.5的酒石酸钾缓冲溶液；
乳化剂为双子型乳化剂；
敏化时间：6.5分钟；
其它原料、操作步骤和其它工艺条件同实施例3。
乳化炸药密度：6.5分钟：1.12g/cm3；10.0分钟：1.12g/cm3；30.0分钟：1.12g/cm3；1.0小时：1.12g/cm3；
经测试，制得的乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：10cm；爆速5526m/s：作功能力：306mL；猛度：20.6mm；储存期：12个月。
实施例12：
促进剂为pH值1.0的四草酸钾缓冲溶液；
乳化剂为双子型乳化剂；
敏化时间： 5.0分钟；
其它原料、操作步骤和其它工艺条件同实施例4。
乳化炸药密度：5.0分钟：1.20g/cm3；10.0分钟：1.20g/cm3；30.0分钟：1.20g/cm3；1.0小时：1.18g/cm3；
经测试，制得的乳化炸药产品性能：当药卷直径为32mm；殉爆距离：9cm；爆速5485m/s：作功能力：309mL；猛度：20.8mm；储存期：14个月。
Claims (1)
1.高温敏化制备乳化炸药的方法，包括以下操作步骤：水相制备、油相制备、乳化、敏化、装药和冷却，所述乳化步骤得到乳胶基质；所用原料如下：硝酸铵68～77.5㎏、硝酸钠7～13㎏、尿素0.5～2㎏、水9～11㎏、复合油相3.5～4.5㎏、乳化剂1.5～2.5㎏、发泡剂0.3～1.0㎏、促进剂0.5～2.5㎏，其特征在于；
所述乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯或聚异丁烯丁二酰亚胺；
所述发泡剂为质量分数30%～40%的亚硝酸钠水溶液0.75～1㎏或质量分数50%～60%的二亚硝基戊次甲基四胺水溶液0.3～0.6㎏；
所述促进剂为pH值5.5的邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液或pH值4.5的磷酸二氢钾缓冲溶液或pH值3.5酒石酸钾缓冲溶液或pH值4.5的醋酸-醋酸钠缓冲溶液或pH值2.6的柠檬酸-柠檬钠缓冲溶液或pH值1.5的柠檬酸-柠檬酸铵缓冲溶液或pH值1.5的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲溶液或pH值5.5的磷酸氢二钾缓冲溶液或pH值3.5的磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液或pH值1.5的酒石酸钾缓冲溶液或pH值1.0的四草酸钾缓冲溶液；
所述敏化操作：将所述促进剂和发泡剂混合均匀后加入温度为85℃～110℃的乳胶基质中，混合均匀，敏化0.5～10分钟。
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