CN1063415C - 炸药 - Google Patents

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Abstract

将平均颗粒大小为0.5～3.0mm的多孔颗粒硝酸铵与液态芳香族二硝基化合物，并任选地与金属粉末进行混合制成的颗粒状炸药。所得炸药的起爆敏感性和能量都很高，且制法简便。

Description

炸药
本发明涉及在采石、采矿、挖掘隧道等爆破作业中有多方面用途的炸药。
达纳炸药、水胶炸药(浆状炸药、乳状炸药)、硝酸铵炸药、ANFO炸药等作为爆破作业所用的炸药是众所周知的。这些炸药中，硝酸铵炸药和ANFO炸药是由比较廉价的原材料组成的，含有硝酸铵作为主要成分。前者是雷管敏感型炸药，以市售6号雷管引爆，而后者是所谓引爆剂敏感型炸药，不能用单一雷管引爆。
AFNO炸药是将轻油等液体燃料加到颗粒大小约1～2mm的多孔颗粒硝酸铵中制成的，其特征在于原材料价廉，制备步骤简单。但是，这种炸药的起爆敏感性低，以致不能用单一6号雷管引爆，因此，就必须用6号雷管敏感型炸药作引爆剂，颇为不便。
另一方面，硝酸铵炸药对用单一6号雷管引爆则非常敏感，但正如一般炸药的文献和JP-A-58-145686(1983)(本文中，符号“JP-A”用来表示“未经审查的公开的日本专利申请”)等所阐明的那样，这种炸药必须用碾磨机或球磨机将硝酸铵和燃料长时间混合，有时还需加热，这样就造成制备过程需时长且复杂的问题。
为了用简单方法，用廉价原材料得到起爆敏感性高和能量高的炸药，本发明的发明者进行了深入的研究，发现将平均颗粒大小0.5～3.0mm的多孔颗粒硝酸铵和一种或几种液体芳香族二硝基化合物混合制成的炸药比现有技术ANFO炸药，起爆敏感性较高。本发明即是在此发现的基础上完成的。
因而，本发明涉及：
(1)颗粒状炸药，含多孔颗粒硝酸铵，其平均颗粒大小为0.5～3.0mm，与芳香族二硝基化合物混合，后者在混合时呈液状；
(2)颗粒状炸药，含多孔颗粒硝酸铵，其平均颗粒大小为0.5～3.0mm，与金属粉末和芳香族二硝基化合物混合，后者在混合时呈液状；
(3)上述(2)所述的颗粒状炸药，其中所述金属粉末为铝粉；
(4)上述(1)或(2)所述颗粒状炸药，其中所述多颗粒硝酸铵的油吸收率为15～24％(重量)；
(5)磨碎上述(1)、(2)或(3)的颗粒状炸药得到的粉未状炸药；或
(6)上述(5)所述的粉末状炸药，其中所述的颗粒大小在磨碎后为0.05mm～0.3mm。
下面详细描述本发明。
本发明中所用的多孔颗粒硝酸铵平均颗粒大小采用0.5～3.0mm较佳，油吸收率一般为5～25％(重量)，15～24％(重量)较佳。
硝酸铵的油吸收率按商业炸药协会(Commercial ExplosiveAssociation)制定的方法进行计算，即将一预定量的硝酸铵样品浸在轻油中一定时间，抽滤收集浸泡过的样品，然后从试验前后的重量差计算吸收的油量。实际测定进行如下。
将5g一份硝酸铵样品放入直径40mm，深50mm的玻璃滤器(11G-1)中，用直接读数台秤称重。然后将此装有样品的滤器放在直空装置上。将40ml轻油倾入玻璃滤器，用细棒充分搅拌，促进硝酸铵和轻油的混合和接触。静置5分钟后，打开连接于玻璃滤器下部的旋塞，令轻油自动滴出2分钟。接着用真空泵以约30升/分的速率抽吸5分钟，然后将盛有吸附了轻油的硝酸铵样品的玻璃滤器再在直接读数台秤上称重。测量完成后，按下式将吸附轻油的增重(g)与硝酸铵样品原重50g之比表示为油吸收率。
在本发明的颗粒状或粉末状炸药中，平均颗粒大小0.5～0.3mm的多孔颗粒硝酸铵的用量，按炸药总量计，在50～97％(重量)的范围内，较佳为70～95％(重量)。
本发明中所用的芳香族二硝基化合物的说明性例子包括二硝基苯、二硝基氯苯、二硝基甲苯、二硝基二甲苯、二硝基苯酚、二硝基萘等。二硝基化合物可以单独使用或以二硝基化合物异构体的混合物或掺合物的形式使用。通常，低熔点(低于约100℃)的二硝基化合物单独使用，高熔点(高于约100℃)的二硝基化合物则与其异构体混合使用，使熔点较低，最好能低于100℃。这些芳香族二硝基化合物在本发明颗粒状炸药中的用量为3～50％(重量)，以5～30％(重量)为较佳。
本发明炸药中的芳香族硝基化合物，必须以液体状态加入混合之，当其在常温下为固体时，须加热熔化后混入。以液体状态加入，可使其迅速吸附并进而渗透到多孔颗粒硝酸铵中，这样就改善了产物的起爆敏感性。混合可在室温至低于160℃范围内的温度进行，较佳为低于100℃，更佳为50～100℃。
本发明炸药的制造是用捏和机或旋转式搅拌机等混合器将多孔颗粒硝酸铵与芳香族二硝基化合物加以混合。混合完成后，从混合器中取出所形成的混合物，即得本发明的颗粒状炸药。在混合时，可加其他燃料或金属粉末，后面将描述之。
用研磨机、轮碾机或球磨机等粉碎机械将如上得到的本发明颗粒状炸药再加以粉碎，则制成本发明的粉末状炸药。本发明粉末状炸药的平均颗粒大小以0.05～0.3mm为佳。
为了调整氧平衡、能量等，在混合时除加入芳香族二硝基化合物外还可任意选择地将其它一些燃料如碳粉、煤粉、木粉等加到本发明的炸药中。
为了改善起爆敏感性和能量，可在多孔颗粒硝酸铵与芳香族二硝基化合物混合的同时或混合之后，将金属粉加到本发明的炸药中。金属粉的例子包括那些常规用于炸药的粉末，如铝、镁、铁、硅铁、马格纳利乌姆镁铝铸造合金等的粉末。此处所用的金属粉，其颗粒大小可以分布很宽。然而，一般来说，金属粉颗粒大时，对起爆敏感性的改善并不起作用，只对能量改善起作用；当金属粉颗粒小时，对起爆敏感性和能量两者的改善均起作用。按本发明，所用金属粉的颗粒大小通常为4～500μm，10～200μm较佳，用量为0.5～20％(重量)。
若金属粉用的是铝粉，其起爆敏感性和能改善效应特别显著。上述颗粒大小的效应也适用于采用铝粉的情况。当其颗粒小时，起爆敏感性就明显改善。而且，当使用鳞状铝粉--所谓片状铝颗粒时，敏感性改善的效应变得特别显著。铝粉的用量虽无特别限制，但鉴于炸药的氧平衡和成本问题，以使用0.5％～15％(重量)为宜。
平均颗粒大小0.5～3.0mm的多孔颗粒硝酸铵与一种芬香族二硝基化合物或两种乃至多种芳香族二硝基化合物混合制成的本发明的炸药，其特征在于其起爆敏感性和能量较高，制备方法又简便。而且，本发明炸药的起爆敏感性等性能还可因加入金属粉作为附加成份而得到更大的改善。
下面给出本发明的一些实施例，它们仅供说明而不起限制作用。所用的“份”以重量为基准。
实施例1
用装有∑型桨的卧式捏和机，将86份多孔颗粒硝酸铵(平均颗粒大小1.5mm，油吸收率12.5％)与二硝基甲苯混合物(熔点约50℃)和二硝基二甲苯混合物(熔点约-5℃)以60∶40重量比，25℃加热混合而制成的混合物14份，充分加以混合，得到本发明的颗粒状炸药。将这样得到的颗粒状炸药从捏和机取出，以100g一份装在直径30mm的纸筒内。炸药的颗粒大小为1.5mm。
实施例2
按实施例1所述同样方法，在室温下将86份多孔颗粒硝酸铵(平均颗粒大小1.5mm，油吸收率12.5％)和14份二硝基二甲苯混合，包装在纸筒内。
实施例3
按实施例1所述同样方法，将86份多孔颗粒硝酸铵(平均颗粒大小1.7mm，油吸收率17％)和70℃加热液化的二硝基甲苯混合液14份混合，得到本发明的颗粒状炸药。将此炸药装在纸筒内。
实施例4
按实施例1所述同样方法，将86份多孔颗粒硝酸铵(平均颗粒大小1.3mm，油吸收率23％)和70℃(加热液化的二硝基甲苯混合液14份进行混合，得到本发明的颗粒状炸药。再将其转至球磨机中进行研磨，得到本发明的粉状炸药，其颗粒大小为0.1mm。将这样得到的100g一份粉状炸药装在直径30mm纸筒内。
实施例5
用装有∑型桨的卧式捏和机，将86份多孔颗粒硝酸铵(平均颗粒大小1.5mm，油顺收率12.5％)与二硝基甲苯混合物和二硝基二甲苯混合物以60∶40重量比混合而成的混合物14份及1份片状铝粉(商品名P-0100，Toyo Aluminium制造)，充分混合，得到本发明的颗粒状炸药。将这样得到的颗粒状炸药从捏和机取出，以100g一份装在直径30mm的纸筒内。
实施例6
按实施例5所述同样方法，将86份多孔颗粒硝酸铵(平均颗粒大小1.7mm，油吸收率17％)和70℃加热液化的二硝基甲苯混合液14份及1份雾化铝粉(商品名AC-0460，Toyo Aluminium制)进行混合，得到本发明的颗粒状炸药。将这样得到的炸药装在纸筒中。
实施例7
按实施例5所述同样方法，将室温下的85份多孔颗粒硝酸铵(平均颗粒大小1.7mm，油吸收率17％)和70℃加热液化的二硝基甲苯混合液14份及1份片状铝粉(商品名P-0100，ToyoAluminium制)进行混合，得到本发明的颗粒状炸药。将这样得到的炸药装在纸筒中。
实施例8
用装有∑型桨的卧式捏和机，将预热到70℃的85份多孔颗粒硝酸铵(平均颗粒大小1.7mm，油吸收率17％)与14份液体二硝基甲苯混合物(由2，4-二硝基甲苯与2，6-二硝基甲苯经混合并于70℃加热制成)充分混合，得到本发明的颗粒状炸药。冷却后，再用卧式捏和将此颗粒状炸药与1份片状铝粉(P-0100，ToyoAluminium制)混合。将这样得到的炸药从捏和机中取出，装在纸筒中。
性能试验
对实施例1～8中得到的各装在纸筒中的那些炸药，均进行了如下性能试验。结果总结于表1。
(1)引爆试验
按工业炸药协会标准(Industrial Explosive Society Standard)ES-32(5)所制定的弱雷管试验(Weak-cap Test)，采用各种雷管，进行了引爆试验以检测每种炸药的起爆敏感性。
(2)冲击摆试验
用6号雷管，进行了冲击摆试验测量其冲击摆值(实施例1和2的炸药未作试验，因为它们不被6号雷管引爆)。
(3)制造时间的试验
按实施例1～8的方法，分别由2名工入对其各种炸药制造10kg的批料，记下从原材料制备到火药筒装料完成所需的时间。
表1性能试验结果
实施例
    实施例序号     1     2     3     4     5     6     7     8
    完成爆炸的管号  No．8  No．8  No．6  No．3  No．6  No．6  No．3  No．0
冲击摆值     -     -     70mm     70mm     72mm     75mm     75mm     75mm
制造10kg所需时间     2小时     2小时   2．5小时     3小时   2．2小时   2．7小时   2．7小时   3．0小时
上表所示的结果说明，本发明的炸药特征在于其高的起爆敏感性，并且其制造时间也很短。而且，将实施例1与实施例5，实施例3与实施例7和8进行比较，表明了铝粉在改善敏感性方面是明显的；将实施例3与实施例6～8进行比较，则表明了铝粉在改善能量方面也是有效的。此外，从实施例7与实施例8的比较，表明了将多孔颗粒硝酸铵预热到经加热液化的二硝基甲苯混合液的温度，对改善敏感性也是有效的。
采用本发明可以容易地制备起爆敏感性和能量均极好的颗粒状或粉末状炸药。

Claims (9)

1．颗粒状炸药，含多孔颗粒硝酸铵，其平均颗粒大小为0.5～3.0mm，与芳香族二硝基化合物混合而成，后者在混合时呈液状。
2．按权利要求1所述颗粒状炸药，其所述多孔颗粒硝酸铵的油吸收率为15～24％(重量)。
3．将权利要求1的颗粒状炸药进行磨碎得到的粉末状炸药。
4．按权利要求3所述的粉末状炸药，其中所述颗粒的大小在磨碎后为0.05mm～0.3mm。
5．颗粒状炸药，含多孔颗粒硝酸铵，其平均颗粒大小为0.5～3.0mm，与金属粉末和芳香族二硝基化合物混合而成，后者在混合时呈液状。
6．按权利要求5所述的颗粒状炸药，其中所述金属粉末为铝粉。
7．按权利要求5所述颗粒状炸药，其中所述多孔颗粒硝酸铵的油吸收率为15～24％(重量)。
8．按权利要求5或6的颗粒状炸药进行磨碎得到的粉末状炸药。
9．按权利要求8所述的粉末状炸药，其中所述颗粒的大小在磨碎后为0.05mm～0.3mm。
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