CN106008122B - 一种用于现场混装粉状乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于现场混装粉状乳化炸药，包括乳胶粉状基质和敏化剂，所述乳胶粉状基质和敏化剂按质量比30:1‑1.5，乳胶粉状基质包括以下组分：硝酸钠、晶型改性剂、消焰剂、水、复合添加剂、油相材料、复合乳化剂和乳化助剂，所述敏化剂包括以下组分：膨胀珍珠岩、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、碳酸氢铵、磷酸、水、尿素以及硝酸铵。本发明还公开一种用于现场混装粉状乳化炸药的制备方法，该乳化炸药爆速高、猛度大，耦合程度高，炮烟少，且成本低廉，药态较硬，作功能力强,在制备时有毒气体少，能够提高作业人员的安全性且环保，且制备工艺简单易行。

Description

一种用于现场混装粉状乳化炸药及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种乳化炸药及其制备方法，具体涉及一种用于现场混装粉状乳化炸药及其制备方法，属于炸药制造领域。
背景技术
矿山开采技术是指用人工或机械对有利用价值的天然矿物资源的开采技术。根据矿床埋藏深度的不同和技术经济合理性的要求，矿山开采技术分为露天开采和地下开采两种方式。接近地表和埋藏较浅的部分采用露天开采，深部采用地下开采，其中使用煤矿用爆破作业对矿山进行开采是目前操作较方便，见效较快的方式之一。
爆破作业是矿业生产和工程爆破各项作业中一项非常重要而又艰苦的工作，而装药是爆破作业必不可少的重要环节，它对作业环境、安全保障等方面的要求非常严格。上世纪六十年代以前，国内外矿山爆破作业在较长时间内是使用条状药卷、手工装药，劳动强度大，炸药效率低，爆破效果差。随着铵油炸药、浆状炸药、乳化炸药等研制成果的推广应用，由于这类炸药摩擦和冲击感度低、又具有一定的流动性及优良爆炸性能，为爆破作业实现机械化装药创造了有利条件。从七十年代开始，国外相继推出了应用于露天和井下矿山爆破现场的散装炸药混装车及装药器。但现场混装乳化炸药乳胶基质黏度小、储存期短，且敏化后炸药无雷管感度，与包装炸药相比不具有性能优势，多用于露天矿山和采石场，且多为现用现制方式，生产效率低。粉状乳化炸药是一种兼具粉状炸药和乳化炸药优点的,不含TNT等单质炸药的新型粉状工业炸药。由于其具有优良的爆炸性能和抗水性能,因此得到了广泛的推广和应用。但此类粉状乳化炸药生产过程中,易出现结块硬化、储存期短和药粉体积收缩等产品质量问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种用于现场混装粉状乳化炸药及其制备方法，该乳化炸药爆速高、猛度大，耦合程度高，炮烟少，且成本低廉，作功能力强, 制备工艺简单易行，在制备过程中有毒气体少，能够提高作业人员的安全性且环保。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：提供一种用于现场混装粉状乳化炸药，包括乳胶粉状基质和敏化剂，所述乳胶粉状基质和敏化剂按质量比30:1-1.5，
所述乳胶粉状基质按质量百分比包括以下组分：硝酸钠：2-5%，晶型改性剂：3-6%，消焰剂：3-4%，水：3-5%，复合添加剂：0.5-0.8%，油相材料：2-4%，复合乳化剂：1-2%，乳化助剂：0.3-0.5%，余量为硝酸铵；所述油相材料按质量份数计包括以下组分：石蜡：10-14份，微晶蜡：16-20份，沥青：2-5份，松香：10-14份，硬脂酸1-3份；
所述的晶型改性剂为甲基萘磺酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种；所述的复合乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺混合而成，失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺按重量比1:1或1.6:0.4混合，所述的乳化助剂为为钾、氨、钠、 钙、铝、铁、铬、锶、钡、钴以及镍的氯化物构成的这组金属无机盐、聚丙烯酰胺、明胶中的一种或多种；
所述敏化剂按质量份数计包括以下组分：膨胀珍珠岩：45-62份，羧甲基纤维素：5-8份，聚乙烯醇：2-5份，碳酸氢铵：4-7份，磷酸：7-10份，水：50-58份，尿素：10-30份，硝酸铵：25-32份。
本发明进一步限定的技术方案是：前述的用于现场混装粉状乳化炸药，所述的消焰剂按质量份数计包括以下组分：氯化钾：5-8份，氟化铝钠：6-8份，酰胺：2-3份，氯化铵1-3份。
前述的用于现场混装粉状乳化炸药，所述的复合添加剂为多元醇和k12表面活性剂按1:1的重量比混合而成。
一种用于现场混装粉状乳化炸药的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将配方中乳胶粉状基质的硝酸铵、硝酸钠、晶型改性剂、消焰剂和水投入带夹层和搅拌装置的溶解罐中，用蒸汽加热搅拌均匀，加热至温度为85℃-90℃，停机保温15-20min，制得氧化剂溶液，将氧化剂溶液再经过滤装置过滤待用；
步骤二：将配方中乳胶粉状基质的油相材料、复合乳化剂及乳化助剂投入带夹层和搅拌装置的熔化罐中，用蒸汽加热搅拌均匀，加热至温度为130℃-135℃，停机保温9-11min，制得可燃物溶液，将可燃物溶液经过滤装置过滤待用；
步骤三：将经过滤装置后的可燃物溶液送入乳化器，流量稳定后，开启乳化器，再送入步骤一中经过滤后的氧化剂溶液，在乳化机的高速搅拌下，可燃物溶液为外相，氧化剂溶液为内相制得乳化炸药乳胶基质；
步骤四：将步骤三中得到的乳化炸药乳胶基质送入喷雾干燥器中制粉，并通过振动流化床冷却降温至30-35℃，制得乳胶粉状基质待用；
步骤五：将配方中敏化剂各组分在常温下混合，并将温度保持在20℃-30℃内待用；
步骤六：在工厂制得的乳胶粉状基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶粉状基质和敏化剂进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药；装药温度为小于55℃；药卷密度：0.88g/cm3～0.95 g/cm3。
进一步的，前用于现场混装粉状乳化炸药的制备方法，制得的用于现场混装粉状乳化炸药的技术指标：爆速/（m/s）:3.6×104-4.0×104，殉爆距离/cm： 8-14，猛度/mm：16.0-17.5，作功能力/mL：≥210，有毒气体含量/（L/Kg）：≤60。
本发明的有益效果是：
本发明使用散装乳胶粉状基质、实现现场敏化和装填，不仅炸药生产运输成本大幅度降低、经济效益显著，而且由于乳胶粉状基质感度低，其生产、运输、储存和使用的本质安全性将大幅度提高。
本发明中添加了消焰剂，消焰剂能够在乳化炸药爆炸时降低其爆温和爆热, 缩短爆炸火焰的长度和保持时间，从而保证其可燃气安全度且消焰剂由氯化钾、氟化铝钠、酰胺以及氯化铵复配而成降低成本消焰效果更好；同时，本发明中的消焰剂全部加入了乳胶粉状基质中，此方式既能满足物理敏化产品又能适应化学敏化产品要求，产品质量稳定，操作方便，消焰剂用量又少，在爆炸过程消焰剂中的无机盐形成微小晶粒，具有较大的比表面积，分散均匀，消焰效果好，同时还能降低有毒有害气体的扩散。
本发明在乳胶粉状基质中加入一种多元醇和k12表面活性剂作为复合添加剂，用来降低水相析晶点，硝酸铵分子与多元醇之间可形成氢键，由于降低了硝酸铵分子之间的作用力，从而使其析晶点下降；同时水相中加入消焰剂也进一步改变了体系晶形，利于中、低温乳化。
选择了以复合蜡为主的复合油相材料，该复合蜡热值高，粘度适中，具有合适的滴点和油含量，与乳化剂有良好的匹配性，另添加少量晶粒较细、熔点较高的微晶蜡，使制得的乳化炸药形态较硬，易于吸溜气体，有利于提高炸药的爆轰感度和产品储存期。
本发明中选中的乳化助剂，能与乳化剂有很好的匹配性，可起到很好的乳化促进作用，乳化作用时，使原来分子间强烈的相互作用即界面张力降至更低， 界面吸附增强，分子间排列更加紧密，复合膜强度得以提高，形成紧固的界面膜，从而提高了易乳性。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种用于现场混装粉状乳化炸药，包括乳胶粉状基质和敏化剂，乳胶粉状基质和敏化剂按质量比30:1，
乳胶粉状基质按质量百分比包括以下组分：硝酸钠：3%，甲基萘磺酸钠：3%，消焰剂：4%，水：4%，复合添加剂：0.6%，油相材料：3%，氯化钠：1%，乳化助剂： 0.5%，余量为硝酸铵；油相材料按质量份数计包括以下组分：石蜡：12份，微晶蜡：16份，沥青：2份，松香：10份，硬脂酸1份；
消焰剂按质量份数计包括以下组分：氯化钾：5份，氟化铝钠：8份，酰胺：3份，氯化铵1份，复合乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺混合而成，失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺按重量比1:1混合，复合添加剂为多元醇和k12表面活性剂按1:1的重量比混合而成；
敏化剂按质量份数计包括以下组分：膨胀珍珠岩：45份，羧甲基纤维素：5份，聚乙烯醇：2份，碳酸氢铵：4份，磷酸：7份，水：50份，尿素：10份，硝酸铵：25份。
本实施例的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将配方中乳胶粉状基质的硝酸铵、硝酸钠、晶型改性剂、消焰剂和水投入带夹层和搅拌装置的溶解罐中，用蒸汽加热搅拌均匀，加热至温度为85℃，停机保温15min，制得氧化剂溶液，将氧化剂溶液再经过滤装置过滤待用；
步骤二：将配方中乳胶粉状基质的油相材料、复合乳化剂及乳化助剂投入带夹层和搅拌装置的熔化罐中，用蒸汽加热搅拌均匀，加热至温度为130℃，停机保温9min，制得可燃物溶液，将可燃物溶液经过滤装置过滤待用；
步骤三：将经过滤装置后的可燃物溶液送入乳化器，流量稳定后，开启乳化器，再送入步骤一中经过滤后的氧化剂溶液，在乳化机的高速搅拌下，可燃物溶液为外相，氧化剂溶液为内相制得乳化炸药乳胶基质；
步骤四：将步骤三中得到的乳化炸药乳胶基质送入喷雾干燥器中制粉，并通过振动流化床冷却降温至30℃，制得乳胶粉状基质待用；
步骤五：将配方中敏化剂各组分在常温下混合，并将温度保持在20℃-30℃内待用；
步骤六：在工厂制得的乳胶粉状基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶粉状基质和敏化剂进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药；装药温度为小于55℃；药卷密度：0.89g/cm3。
采用该实施例制得的用于现场混装粉状乳化炸药的技术指标：爆速/（m/s）:3.8×104，殉爆距离/cm：9，猛度/mm：16.0，作功能力/mL：≥210，有毒气体含量/（L/Kg）：≤60。
实施例2
本实施例提供一种用于现场混装粉状乳化炸药，包括乳胶粉状基质和敏化剂，乳胶粉状基质和敏化剂按质量比30:1.2，
乳胶粉状基质按质量百分比包括以下组分：硝酸钠：4%，十二烷基磺酸钠：5%，消焰剂：3%，水：4%，复合添加剂：0.6%，油相材料：3%，复合乳化剂：1%，聚丙烯酰胺：0.4%，余量为硝酸铵；油相材料按质量份数计包括以下组分：石蜡：12份，微晶蜡：19份，沥青：2份，松香：11份，硬脂酸2份；
消焰剂按质量份数计包括以下组分：氯化钾：6份，氟化铝钠：7份，酰胺：2份，氯化铵2份，复合乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺混合而成，失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺按重量比1.6:0.4混合，复合添加剂为多元醇和k12表面活性剂按1:1的重量比混合而成；
敏化剂按质量份数计包括以下组分：膨胀珍珠岩：55份，羧甲基纤维素：6份，聚乙烯醇：2份，碳酸氢铵：5份，磷酸：9份，水：52份，尿素：20份，硝酸铵：28份。
本实施例的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将配方中乳胶粉状基质的硝酸铵、硝酸钠、晶型改性剂、消焰剂和水投入带夹层和搅拌装置的溶解罐中，用蒸汽加热搅拌均匀，加热至温度为90℃，停机保温18min，制得氧化剂溶液，将氧化剂溶液再经过滤装置过滤待用；
步骤二：将配方中乳胶粉状基质的油相材料、复合乳化剂及乳化助剂投入带夹层和搅拌装置的熔化罐中，用蒸汽加热搅拌均匀，加热至温度为135℃，停机保温10min，制得可燃物溶液，将可燃物溶液经过滤装置过滤待用；
步骤三：将经过滤装置后的可燃物溶液送入乳化器，流量稳定后，开启乳化器，再送入步骤一中经过滤后的氧化剂溶液，在乳化机的高速搅拌下，可燃物溶液为外相，氧化剂溶液为内相制得乳化炸药乳胶基质；
步骤四：将步骤三中得到的乳化炸药乳胶基质送入喷雾干燥器中制粉，并通过振动流化床冷却降温至35℃，制得乳胶粉状基质待用；
步骤五：将配方中敏化剂各组分在常温下混合，并将温度保持在20℃-30℃内待用；
步骤六：在工厂制得的乳胶粉状基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶粉状基质和敏化剂进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药；装药温度为小于55℃；药卷密度：0.90g/cm3。
采用该实施例制得的用于现场混装粉状乳化炸药的技术指标：爆速/（m/s）:3.6×104，殉爆距离/cm：11，猛度/mm：16.5，作功能力/mL：≥210，有毒气体含量/（L/Kg）：≤60。
实施例3
本实施例提供一种用于现场混装粉状乳化炸药，包括乳胶粉状基质和敏化剂，乳胶粉状基质和敏化剂按质量比30: 1.5，
乳胶粉状基质按质量百分比包括以下组分：硝酸钠：5%，十二烷基苯磺酸钠：6%，消焰剂：4%，水：5%，复合添加剂：0.8%，油相材料：4%，复合乳化剂：2%，明胶：0.5%，余量为硝酸铵；油相材料按质量份数计包括以下组分：石蜡：14份，微晶蜡：20份，沥青：3份，松香：12份，硬脂酸1份；
消焰剂按质量份数计包括以下组分：氯化钾：8份，氟化铝钠：6份，酰胺：2份，氯化铵3份，复合乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺混合而成，失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺按重量比1.6:0.4混合，复合添加剂为多元醇和k12表面活性剂按1:1的重量比混合而成；
敏化剂按质量份数计包括以下组分：膨胀珍珠岩：62份，羧甲基纤维素：8份，聚乙烯醇：5份，碳酸氢铵：7份，磷酸：7份，水：58份，尿素：30份，硝酸铵：32份。
本实施例的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤一：将配方中乳胶粉状基质的硝酸铵、硝酸钠、晶型改性剂、消焰剂和水投入带夹层和搅拌装置的溶解罐中，用蒸汽加热搅拌均匀，加热至温度为90℃，停机保温15min，制得氧化剂溶液，将氧化剂溶液再经过滤装置过滤待用；
步骤二：将配方中乳胶粉状基质的油相材料、复合乳化剂及乳化助剂投入带夹层和搅拌装置的熔化罐中，用蒸汽加热搅拌均匀，加热至温度为135℃，停机保温9min，制得可燃物溶液，将可燃物溶液经过滤装置过滤待用；
步骤三：将经过滤装置后的可燃物溶液送入乳化器，流量稳定后，开启乳化器，再送入步骤一中经过滤后的氧化剂溶液，在乳化机的高速搅拌下，可燃物溶液为外相，氧化剂溶液为内相制得乳化炸药乳胶基质；
步骤四：将步骤三中得到的乳化炸药乳胶基质送入喷雾干燥器中制粉，并通过振动流化床冷却降温至30℃，制得乳胶粉状基质待用；
步骤五：将配方中敏化剂各组分在常温下混合，并将温度保持在20℃-30℃内待用；
步骤六：在工厂制得的乳胶粉状基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶粉状基质和敏化剂进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药；装药温度为小于55℃；药卷密度：0.95 g/cm3。
采用该实施例制得的用于现场混装粉状乳化炸药的技术指标：爆速/（m/s）:4.0×104，殉爆距离/cm：14，猛度/mm：17.5，作功能力/mL：≥210，有毒气体含量/（L/Kg）：≤60。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于现场混装粉状乳化炸药，其特征在于：包括乳胶粉状基质和敏化剂，所述乳胶粉状基质和敏化剂按质量比30:1-1.5，
所述乳胶粉状基质按质量百分比包括以下组分：硝酸钠：2-5%，晶型改性剂：3-6%，消焰剂：3-4%，水：3-5%，复合添加剂：0.5-0.8%，油相材料：2-4%，复合乳化剂：1-2%，乳化助剂：0.3-0.5%，余量为硝酸铵；所述油相材料按质量份数计包括以下组分：石蜡：10-14份，微晶蜡：16-20份，沥青：2-5份，松香：10-14份，硬脂酸1-3份；
所述的晶型改性剂为甲基萘磺酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种；所述的复合乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺混合而成，失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺按重量比1:1或1.6:0.4混合，所述的乳化助剂为为钾、氨、钠、 钙、铝、铁、铬、锶、钡、钴以及镍的氯化物构成的这组金属无机盐、聚丙烯酰胺、明胶中的一种或多种；
所述敏化剂按质量份数计包括以下组分：膨胀珍珠岩：45-62份，羧甲基纤维素：5-8份，聚乙烯醇：2-5份，碳酸氢铵：4-7份，磷酸：7-10份，水：50-58份，尿素：10-30份，硝酸铵：25-32份；
所述的消焰剂按质量份数计包括以下组分：氯化钾：5-8份，氟化铝钠：6-8份，酰胺：2-3份，氯化铵1-3份。
2.根据权利要求1所述的用于现场混装粉状乳化炸药，其特征在于：所述的复合添加剂为多元醇和k12表面活性剂按1:1的重量比混合而成。
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