CN105712809B - 高温敏化乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温敏化乳化炸药及其制备方法，该炸药原料重量份为：硝酸铵65‑80份，硝酸钠7‑15份，氯化钾0‑8份，水7.5‑13份，一体化油相4.7‑6.3份，敏化剂发泡剂。具有气泡在胶乳基质中分散及时，不易破裂，乳胶基质密度均匀，炸药性能衰减慢，有利于加速乳化炸药生产自动化与信息化融合，并提高产品质量，提高生产效率的优点。

Description

高温敏化乳化炸药及其制备方法
技术领域
本发明属于乳化炸药技术领域，具体涉及一种高温敏化乳化炸药及其制备方法。
背景技术
乳化炸药以其高爆速、高威力、高抗水、无污染的新型炸药等特征受到广大客户的青睐并被国家行业政策列为鼓励发展品种。研究开发乳化炸药新产品、新工艺、新技术已成为民爆行业的热点和重点。我国的乳化炸药的研究开始于上世纪70年代，早先的研制工作受到了极大的限制，组成成分非常复杂，原料的种类较少，很多配方达不到要求，在这种情况下常常消耗大量的成本在炸药中添加不同的辅料，使得炸药的成分逐渐地复杂化，常常出现不利于生产安全的事故，炸药稳定性较差。
近年来，随着我国经济的不断发展，技术的不断进步，我国乳化炸药的发展进入了一个以提高产品质量，降低生产成本和改进工艺的发展阶段。低成本，贮存期较长，配方简单、抗水性能好的乳化炸药开始出现，并在乳化炸药领域带来了一种全新的变化，迎来了一批深受市场欢迎的品种。经过40多年的不断发展，产品有各种直径的包装规格，形成了系列化。有岩石型、煤矿许用型、露天散装乳化炸药等品种。生产工艺经历了间断式、半连续式向连续式生产方式发展过程。目前国内企业大部分采用连续自动化生产为主，接近国外先进水平，少数企业以机械化半自动控制方式生产。但由于国内乳化炸药生产工艺敏化技术主要采用50℃－70℃中低温物理敏化及化学敏化方式两种，物理敏化工艺为乳胶基质通过添加带气泡的珍珠岩实现密度调整从而提高感度。该方式生产过程中珍珠岩粉尘大，有一定环境污染，且敏化过程采用中低温，炸药基质稠度大，流动性差，不易管路或泵送，生产效率仅仅为每小时2-3吨；中低温化学敏化工艺为50℃－70℃基体中引入化学气泡，避免了生产过程粉尘污染，但气泡在乳胶基质中分散不均匀、贮存期内化学气泡会继续产生，从而导致包装胀破的后效应等问题未彻底解决，且炸药基质稠度大，流动性差，不易管路或泵送，生产效率低等问题仍然存在；高温敏化工艺一直未解决其技术难点而未推广。高温敏化工艺的技术难点为：高温下化学反应快，气泡在乳胶基质中分散不及时、不均匀易破裂，导致乳胶基质密度不均匀，炸药性能衰减快。但高温下乳胶基质流动性好，易输送，易灌装成型，通过精确计量，物料配比连续动态进料、动态出料进行自动控制生产，小时产能可提高一倍，同时提高产品质量。有利于减少在线操作人员，真正实现生产自动化与智能化融合。
因此，研究开发应用高温敏化乳化炸药及其工艺，是对乳化炸药生产技术的一次重大提高及创新，有利于加速乳化炸药生产自动化与信息化融合，并提高产品质量，提高生产效率。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种气泡在胶乳基质中分散及时，不易破裂，乳胶基质密度均匀，炸药性能衰减慢，有利于加速乳化炸药生产自动化与信息化融合，并提高产品质量，提高生产效率的高温敏化乳化炸药。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵65-80份，硝酸钠7-15份，氯化钾0-8份，水7.5-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。
作为一种优选，本发明的高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵70-80份，硝酸钠7-11份，水7.5-11份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。上述组分的炸药适合于一号岩石的爆破使用。
作为一种优选，本发明的高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵68-78份，硝酸钠8-12份，水9-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。上述组分的炸药适合于二号岩石的爆破使用。
作为一种优选，本发明的高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵68-76份，硝酸钠8-11份，氯化钾1.0-3.0份，水9-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。上述组分的炸药适合于一级煤的爆破使用。
作为一种优选，本发明的高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵68-78份，硝酸钠8-12份，氯化钾2.4-4.0份，水9-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。上述组分的炸药适合于二级煤的爆破使用。
作为一种优选，本发明的高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵65-76份，硝酸钠8-15份，氯化钾5.0-8.0份，水8-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。上述组分的炸药适合于三级煤的爆破使用。
本发明的一体化油相由石蜡、机油、凡士林、微晶蜡组成，上述四种组分的重量比为：20：30：45：5。
本发明的敏化剂为亚硝酸钠、硝酸铵、邻苯二甲酸氢钠、水组成；上述四种组分的重量比为：20：20：10：50。
本发明还提供一种高温敏化乳化炸药的制备方法，具体的制备步骤包括：
(1)水相溶液配制：按照配方比例，当使用液体硝酸铵时，将液态硝铵使用输送泵打入水相罐，加入水进行稀释搅拌，然后加入硝酸钠、氯化钾，边加入边加热至温度90℃－100℃，保温并停止反应，得到水相溶液；
或
采用固体硝酸铵时，先将水经流量计按照配方比例加入水相罐，然后用蒸汽(蒸汽气压不超过0.25MPa)对水进行加热，当水相罐温度升到60-70℃时，将破碎后的硝酸铵送入水相罐，当反应溶液的温度＞75℃时开动搅拌并加入硝酸钠、氯化钾，并继续加热到90℃－100℃停止加热进入自动保温程序，得到水相溶液；
(2)油相溶液配制：将一体化油相按照配方比例称量后加入油相熔蜡槽，加热进行熔化，搅拌均匀，当温度达到85-95℃时后保温备用；
(3)连续乳化：将步骤(1)配制好的水相溶液和步骤(2)配制好的油相溶液送入预乳罐(敞开式预乳罐体，动态混合器或称粗乳器)中，同时将敏化剂加入预乳罐中，在预乳罐的转速为500-600r/min、温度为80℃-90℃下进行乳化，得到乳胶基质；然后将乳胶基质泵入精乳器(静态混合器)中进行进一步乳化，30-80秒内，乳胶基质密度从1.40g/cm3调整至1.00－1.20g/cm3范围，实现乳化基质的快速敏化；
(4)装药包装：敏化后的乳化炸药直接进行装药，根据产品规格要求灌装成药卷，药卷经皮带送入冷却水池进行冷却。
本发明步骤(1)液体硝酸铵位质量浓度90-93％，pH值3-5.5的液体硝酸铵。
本发明当采用液体硝酸铵时，由于采用的是溶液形态，里面有一定的含水量，则在整体的乳化炸药配方中，后续单纯的水的添加量相应减少，配方中整体水量不变。
本发明的优点和有益效果：
1.本发明的乳化炸药，采用原料中添加氯化钾并结合其它组分和用量配比，使得高温快速敏化乳化炸药的密度均匀，爆炸性能好，爆速≥4800m/s,猛度≥16mm,殉爆距离≥7cm，超过GB18095《乳化炸药》标准中2号岩石乳化炸药性能要求。
2.本发明采用特定组分的一体化油相和敏化剂，彼此相互配合，相互协同，一体化油相能够与水相充分敏化；特别是其中的敏化剂非常关键，在80℃-90℃范围内，敏化剂能产生氮气(N2)在低转速动态敏化分散器(≤800r/min)作用下，在乳胶基质中形成小于0.08mm的微小气泡并均匀分布，生产过程无珍珠岩石粉尘，干净卫生；实现了气泡在胶乳基质中分散及时，不易破裂，乳胶基质密度均匀，炸药性能衰减慢，有利于加速乳化炸药生产自动化与信息化融合，并提高产品质量，提高生产效率的目的；而且敏化剂的采用结合一体化油相的采用，使得在60秒内，乳胶基质密度就可以从1.40g/cm3调整至1.00－1.20g/cm3范围，实现乳化基质的快速敏化，冷却后药卷无包装胀破后效应。
3.本发明的制备方法，采用先低速搅拌预乳，然后再静态乳化的步骤，能耗小，安全水平高；基质在80℃-90℃范围内，乳胶基质粘度小，流动性好，易实现泵送及管路输送，物料配比连续动态进料、动态出料实现自动控制；包装时可以使用美国TIPPERTIE旋转打卡装药机，装药速度每小时4.5吨/台(小药卷)，大药卷8吨/台，解决了乳化炸药生产装药能力小的瓶颈，提高了生产效率。全线实现连续制药、装药、包装成型等智能操作，现场作业人员少，本质安全水平高。
4.本发明的制备方法，在水相制备工房外新增液态硝酸铵系统，使生产线产能得以提高，并减少硝酸铵的破碎和溶解。生产线新建建(构)筑物包括硝酸铵库、水油相制备工房、乳化炸药生产工房、控制室、转运站台、运输廊道、隧道、隔油沉淀池、冷却循环水池等。生产线利用原有建(构)筑物包括：理化室、车间办公室、机修工房、纸箱库等。
附图说明
图1本发明生产工艺流程图。
图2本发明敏化器结构示意图。
如图所示：电机1、底座2、搅拌器3、搅拌轴31、缸体32、搅拌转子33、搅拌定子34、缸盖35、冷却夹层36、入水口37、出水口38。
具体实施方式
下面通过实施例进一步详细描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
本发明的原料为市售产品，本发明的敏化器如附图2所示。
实施例1
高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵75份，硝酸钠8份，水9份，一体化油相(石蜡：机油：凡士林：微晶蜡＝20：30：45：5)5份，敏化剂1份。上述组分的炸药适合于一号岩石的爆破使用。
制备方法为：(1)水相溶液配制：按照配方比例，当使用液体硝酸铵(质量浓度91％，pH4)时，将液态硝铵使用输送泵打入水相制备罐，加入水进行稀释搅拌，然后加入硝酸钠、边加入边加热至温度90℃－100℃，保温并停止反应，得到水相溶液；
(2)油相溶液配制：将一体化油相经称量后加入油相熔蜡槽，加热进行熔化，当温度达到90℃时，搅拌均匀后保温备用；
(3)连续乳化：将步骤(1)配制好的水相溶液和步骤(2)配制好的油相溶液送入预乳罐(敞开式预乳罐体，动态混合器或称粗乳器)中，同时将敏化剂(亚硝酸钠：硝酸铵:邻苯二甲酸氢钠:水＝20：20：10：50)加入预乳罐中，在预乳罐的转速为550r/min、温度为85℃下进行乳化，得到乳胶基质；然后将乳胶基质泵入精乳器(静态混合器)中进行进一步乳化,60秒内，乳胶基质密度从1.40g/cm3调整至1.10g/cm3范围，实现乳化基质的快速敏化；
(4)装药包装：敏化后的乳化炸药直接进行装药，根据产品规格要求灌装成药卷，药卷经皮带送入冷却水池进行冷却。
实施例2
高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵72份，硝酸钠10份，水10份，一体化油相6份,敏化剂1.5份。上述组分的炸药适合于二号岩石的爆破使用。制备方法同实施例1。
实施例3
高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵70份，硝酸钠10份，氯化钾2份，水11份，一体化油相5.5份,敏化剂2份。上述组分的炸药适合于一级煤的爆破使用。
制备方法为：(1)采用固体硝酸铵时，先将水经流量计自动按照配方比例定量加入水相罐，打开蒸汽(蒸汽气压不超过0.25MPa)对水进行加热，当温度升到65℃时，将破碎后的硝酸铵送入水相罐，当反应溶液的温度＞75℃时开动搅拌并加入硝酸钠、氯化钾，并继续加热到95℃停止加热进入自动保温程序，得到水相溶液；
(2)油相溶液配制：将一体化油相经称量后加入油相熔蜡槽，加热进行熔化，当温度达到90℃时，搅拌均匀后保温备用；
(3)连续乳化：将步骤(1)配制好的水相溶液和步骤(2)配制好的油相溶液送入预乳罐(敞开式预乳罐体，动态混合器或称粗乳器)中，同时将敏化剂加入预乳罐中，在预乳罐的转速为550r/min、温度为85℃下进行乳化，得到乳胶基质；然后将乳胶基质泵入精乳器(静态混合器)中进行进一步乳化,70秒内，乳胶基质密度从1.40g/cm3调整至1.10g/cm3范围，实现乳化基质的快速敏化；
(4)装药包装：敏化后的乳化炸药直接进行装药，根据产品规格要求灌装成药卷，药卷经皮带送入冷却水池进行冷却。
实施例4
高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵71份，硝酸钠9，氯化钾3份，水11份，一体化油相5份,敏化剂2.5份。上述组分的炸药适合于二级煤的爆破使用。制备方法同实施例3。
实施例5
高温敏化乳化炸药，该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵70份，硝酸钠13份，氯化钾7份，水10份，一体化油相5份,敏化剂3份。上述组分的炸药适合于三级煤的爆破使用。制备方法同实施例3。
表1乳化炸药产品性能指标一览表
初期指标。6个月后满足18095-2000(乳化炸药)要求。
此外，炸药的热感度测定显示，不燃烧，不爆炸，发火率为0,；爆炸后有毒气体含量测定显示，用于非井巷爆破作业场所的岩石炸药≤11L/kg(GB28286-2012为≤70L/kg)；热安定性试验：三次试验的最低起始热分解温度为264.9℃符合GB28286-2012要求。

Claims (7)

1.一种高温敏化乳化炸药，其特征在于：该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵65-80份，硝酸钠7-15份，氯化钾0-8份，水7.5-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份;
一体化油相由石蜡、机油、凡士林、微晶蜡组成，上述四种组分的重量比为： 20：30：45：5;敏化剂为亚硝酸钠、硝酸铵、邻苯二甲酸氢钠、水组成；上述四种组分的重量比为：20：20：10：50;
制备步骤包括：
（1）水相溶液配制：按照配方比例，当使用液体硝酸铵时，将液态硝铵使用输送泵打入水相罐，加入水进行稀释搅拌，然后加入硝酸钠、氯化钾，边加入边加热至温度90℃－100℃，保温并停止反应，得到水相溶液；
或
当采用固体硝酸铵时，先将水经流量计按照配方比例加入水相罐，然后用蒸汽气压不超过0.25MPa的蒸汽对水进行加热，当水相罐温度升到60-70℃时，将破碎后的硝酸铵送入水相罐，当反应溶液的温度＞75℃时开动搅拌并加入硝酸钠、氯化钾，并继续加热到90℃－100℃停止加热进入自动保温程序，得到水相溶液；
（2）油相溶液配制：将一体化油相按照配方比例称量后加入油相熔蜡槽，加热进行熔化，搅拌均匀，当温度达到85-95℃时后保温备用；
（3）连续乳化：将步骤（1）配制好的水相溶液和步骤（2）配制好的油相溶液送入预乳罐中，同时将敏化剂加入预乳罐中，在预乳罐的转速为500-600r/min、温度为80℃-90℃下进行乳化，得到乳胶基质； 然后将乳胶基质泵入精乳器中进行进一步乳化，30-80 秒内，乳胶基质密度从1.40g/cm3 调整至1.00－1.20g/cm3 范围，实现乳化基质的快速敏化；
（4）装药包装：敏化后的乳化炸药直接进行装药，根据产品规格要求灌装成药卷，药卷经皮带送入冷却水池进行冷却。
2.根据权利要求1所述的高温敏化乳化炸药，其特征在于：该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵70-80份，硝酸钠7-11份，水7.5-11份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。
3.根据权利要求1所述的高温敏化乳化炸药，其特征在于：该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵68-78份，硝酸钠8-12份，水9-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。
4.根据权利要求1所述的高温敏化乳化炸药，其特征在于：该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵68-76份，硝酸钠8-11份，氯化钾1.0-3.0份，水9-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。
5.根据权利要求1所述的高温敏化乳化炸药，其特征在于：该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵68-78份，硝酸钠8-12份，氯化钾2.4-4.0份，水9-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。
6.根据权利要求1所述的高温敏化乳化炸药，其特征在于：该炸药由以下重量份原料制备：硝酸铵65-76份，硝酸钠8-15份，氯化钾5.0-8.0份，水8-13份，一体化油相4.7-6.3份，敏化剂0.5-4份。
7.根据权利要求1所述的高温敏化乳化炸药，其特征在于：步骤（1）液体硝酸铵为质量浓度90-93%，pH值3-5.5的液体硝酸铵。
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