CN106431791B - 一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相及其制备方法 - Google Patents

一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相及其制备方法，其特征在于：植物型复合油相由下列质量份的物质组成：植物油甲酯：10～85份，植物蜡脂：2.0～50份，乳化剂：20～35份。复合油相的制备方法包括原材料计量、加热熔化、过滤混合和称量包装步骤。该复合油相的原材料来源广泛、可再生、清洁环保、价格低廉；使用本发明的植物型复合油相用于炸药混装车生产乳化炸药，不仅炸药的爆炸性能优良，生产成本低；而且实现了植物油料资源的循环利用，保护了环境，具有良好的经济效益和社会效益。

Description

一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种乳化炸药的复合油相，更具体说是一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相及其制备方法。
背景技术
乳化炸药是一种新型含水炸药，因其具有较好的爆破性能，安全性能和抗水性能，自20世纪70年代问世以来得到了迅速发展，在工程爆破中有着广泛的应用。乳化炸药混装车是装载硝酸铵、油相材料、敏化剂等原材料或乳化基质半成品，驶入露天矿山爆破作业现场后，在炸药混装车上进行连续乳化和敏化生产加工散装混装乳化炸药，并直接输送到炮孔中的集原材料或半成品运输、炸药生产、炮孔装药于一体的乳化炸药高效应用自动化机械设备。
乳化炸药混装车制备的油包水型乳化炸药，无雷管感度，具有原材料来源广泛、安全性好，生产工艺简单，爆炸性能优异、抗水性好等特点。乳化炸药主要由氧化剂盐水溶液、油相材料、乳化剂和敏化剂组成，借助乳化剂的作用使作为连续相的油相材料将无机氧化剂盐水溶液在机械分散力的作用下乳化，形成油包水型的乳胶基质并加以敏化的爆炸性混合物。乳化炸药的稳定性主要取决于油包水型乳胶基质稳定性，乳胶基质的稳定性取决于油相材料所形成的油膜强度，而油膜的强度与复合油相的结构和起形成的油膜厚度密切相关。因此复合油相是影响乳化炸药稳定性的关键因素。
目前国内混装车制乳化炸药所用的复合油相，一般由炸药厂自行配制，主要成分包括：乳化剂SP-80、高分子乳化剂聚异丁烯单丁二酰亚胺及聚异丁烯双丁二酰亚胺、机油、柴油和石油蜡等材料。如《一种装药车制乳化炸药的复合油相》CN201110050524.8，该炸药车制乳化炸药的复合油相的组分按重量分数计为：斯盘—85 5～50份，烯基丁二酰亚胺分散剂5～50份，液体石蜡6～60份，抽出油2～20份，植物油6～30份。又如《用于散装防水乳化炸药的复合油相及其制备方法》CN201210148698.2，使用基础油MVI、液体石蜡、酯类极性多官能团高分子乳化剂、大豆卵磷脂、月桂酸单甘油酯和异构十醇聚氧乙烯醚，其主要是以矿物油和石油蜡类原材料，爆炸过程释放的有毒有害气体，对环境造成危害，且材料价格昂贵。
《一种用于乳化炸药的植物型专用蜡及其制备方法》CN200710045211.7，该植物型专用蜡含有植物蜡、减压馏分油、减压蜡下油、石油树脂、微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、乙烯—醋酸乙烯共聚物，其中植物蜡是以植物油脂为主要原料加氢硬化的产物，该植物型专用蜡用于固定式炸药生产线生产包装型乳化炸药。
《一种抗水型植物质复合油相》CN201010502489.4，以氢化植物脂肪酸：5％～30％；植物蜡：5％～20％ ；植物油脚：20％～50％ ；植物油脂：5％～20％ ；减压蜡膏：20％～50％ ；表面活性剂：0.5％～3％等为原料，将各组分熔化加热至75～85℃，再经电子秤计量后泵入反应釜内，搅拌、升温至105℃～110℃后，真空脱水、过滤、成型、包装，用于改性铵油炸药与膨化炸药的抗水型植物质复合油相。
《以废弃动植物油脂制备的乳化炸药专用脂及制备方法》CN20131004760.6，各组分及重量比配方，各组分及重量比配方为：地沟毛油60～80％、地蜡10～35％、聚合物2 ～10％、抗氧剂0.1 ～ 2.0％。制备方法为：①按原料各组分及重量比配方备料：②将地蜡、聚合物组分置于反应釜中在120℃～ 150℃加热熔化，并在转速120 ～ 400r/min 下搅拌均匀；③将熔化、混合好的地蜡及聚合物混合液冷却至80℃～ 120℃，加入地沟毛油及抗氧剂，搅拌均匀；④冷却出料，将搅拌混合的制品冷却至常温、凝固，成型包装得到乳化炸药专用复合脂。采用原料易得的地沟毛油为主要原料，成本低，粘度及含油量合适，常温下呈固体，具有良好的药态。
《混装乳化炸药的制备方法》CN201410446419.X，完全采用地沟油作为混装炸药的油相材料，用地沟油生产混装乳化炸药，对地沟油的含水量无过高的要求，降低了地沟油的回收成本，降低了乳化炸药的制作成本，实现了地沟油的资源化利用。
申请人于2013.12.26申请并授权的ZL201310729906.2《一种乳化炸药用植物型复合油相》公开了一种乳化炸药用植物型复合油相，主要成分为植物蜡和植物油，由下列物质组成，各组分总量为100%，各组分及其质量百分数为：植物蜡：20—50%，植物油：10—25%，轻脱蜡膏：10—25%，乳化剂：20—35%，添加剂：5—15%。本发明将植物蜡和植物油相制备植物型复合油相应用于固定式生产线，生产包装型乳化炸药，简化了生产工艺，利于生产过程质量控制。植物型复合油相具备合适的滴熔点、酸值、针入度和运动粘度，是一种理想的乳化炸药油相材料，生产的乳化炸药具有良好的爆炸性能，同时植物油相材料清洁环保且价廉易得，能有效降低生产成本。使用本发明的植物型复合油相生产乳化炸药，具有良好的经济效益和社会效益，便于工业化生产与应用。
由此可见，目前已有植物油、植物蜡、地沟油、地沟毛油及废弃动植物油脂等作为油相材料应用乳化炸药油相材料配方中，用于固定式生产线生产包装型乳化炸药或炸药车生产的现场混装乳化炸药；但完全以植物油、植物蜡和废弃动植物油脂为原料制备混装车制乳化炸药的植物型复合油相，用于生产散装的现场混装乳化炸药国内外尚未见报道。
发明内容
为了解决目前混装车制乳化炸药的油相材料不可再生、价格昂贵、爆炸反应后产生大量的有毒有害气体的弊端，本发明提供一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相及其制备方法，在保持乳化炸药具有优良的爆炸性能及良好的稳定性同时，有效降低乳化炸药生产成本、减少炸药爆炸产生的有毒有害气体对环境的污染，使植物油料资源得以循环利用，实现可持续发展的目标。
本发明技术方案之一：
一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相，由下列质量份的物质组成：植物油甲酯：10～85份，植物蜡脂：2.0～50份，乳化剂：20～35份。
进一步，所述植物油甲酯为棕榈油甲酯、菜籽油甲酯、大豆油甲酯、棉籽油甲酯、花生油甲酯、玉米油甲酯、亚麻籽油甲酯、米糠油甲酯中的一种或几种混合物。
进一步，所述植物蜡脂为米糠蜡、米糠蜡糊、葵花油蜡脂和玉米油蜡脂中的一种或几种混合物。
进一步，所述乳化剂为失水木糖醇单油酸酯、失水山梨醇单油酸酯SP-80、季戊四醇油酸酯、羟化改性磷脂、酰化改性磷脂、聚异丁烯丁二酸醇胺、聚异丁烯单丁二酰亚胺、聚异丁烯双丁二酰亚胺的一种或几种混合物。
本发明技术方案之二：
一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相的制备方法，包括以下步骤：
①原材料计量：将植物油甲酯、植物蜡脂、乳化剂按照植物油甲酯：10～85份，植物蜡脂：2.0～50份，乳化剂：20～35的质量份，准确称量各组分原料，使其配比之和为100份；
②加热熔化：将称量好的植物蜡脂放入熔化釜中，在熔化釜内温度80℃～100℃条件下，保温60min～90min加热熔化；将称量好的植物油甲酯和乳化剂放入混合釜中，在混合釜内温度65℃～90℃条件下保温40min～60min熔化；在熔化釜和混合釜内分别得到熔化后的混合物；
③过滤混合：将熔化釜内加热熔化后植物蜡脂，经80目～100目不锈钢过滤网过滤后，放入混合釜中，在混合釜内温度80℃～90℃、转速400～600r/min的条件下，搅拌混合60min～90min；
④称量包装：将混合釜内已经混合均匀物料，即得到用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相。
与现有技术相比，本发明所述的方法具有以下优点：
1、采用来源广泛、可再生、价格低廉、清洁环保的植物油甲酯和植物蜡酯为原料，实现了对植物油料资源的循环利用；制备的植物型复合油相用于混装车生产散装的现场混装乳化炸药，简化了生产工艺，便于控制产品质量。
2、所用的原材料为植物油甲酯和植物蜡酯，均来自于植物油料资源和植物油料资源加工过程产生的低附加值废弃物，不仅实现了对植物油料资源的循环利用，还减少了机油、柴油和石油蜡等石化油相材料的使用，节约资源，保护环境。
3、用植物型复合油相生产的乳化炸药，爆炸反应不生产硫化氢、亚硫酐和二氧化硫等对环境有污染的气体，减少了环境污染。
4、与现有的混装车制乳化炸药常用的机油、柴油和石油蜡等石化类油相材料相比，植物型复合油相每吨成本要低1500～2000元，能有效降低炸药的生产成本，经济效益显著。
5、用植物型复合油相生产的乳化炸药，具有良好的乳化稳定性和优良的爆炸性能，炸药爆炸性能完全符合GB18095-2000国家标准中露天乳化炸药的要求。
具体实施方式
为了进一步说明本发明实现的技术途径和应用效果，下面利用具体实施例本发明，制备方法依据本发明的工艺步骤。
实施例1
用电子台秤准确称量米糠蜡12.0kg, 葵花油蜡酯11.0kg放入熔化釜加热熔化；再准确称量棕榈油甲酯 30.0kg，大豆油甲酯21.0kg，乳化剂失水山梨醇单油酸酯（SP-80）22.0kg，羟化改性磷脂4.0kg放入混合釜中加热熔化。
将熔化釜内液体的米糠蜡和葵花油蜡酯经过120目的不锈钢过滤网后放入混合釜内；保持混合釜内温度85℃，在300r/min的转速下，搅拌混合70min，得到植物型复合油相A。
实施例2
用电子台秤准确称量米糠蜡18.0kg, 米糠蜡糊6.0kg放入熔化釜加热熔化；再准确称量棕榈油甲酯26.0kg，菜籽油甲酯17.0kg，大豆油甲酯13.0kg，乳化剂失水山梨醇单油酸酯（SP-80）18.0kg，聚异丁烯单丁二酰亚胺2.0kg放入混合釜中加热熔化。
将熔化釜内液体的米糠蜡和米糠蜡糊经过100目的不锈钢过滤网后放入混合釜内；保持混合釜内温度87℃，在500r/min的转速下，搅拌混合80min，得到植物型复合油相B。
实施例3
用电子台秤准确称量葵花油蜡脂12.0kg，玉米油蜡脂6.0kg放入熔化釜加热熔化；再准确称量棉籽油甲酯26.0kg，大豆油甲酯18.0kg，米糠油甲酯18.0kg，乳化剂失水山梨醇单油酸酯（SP-80）20.0kg放入混合釜中加热熔化。
将熔化釜内液体的葵花油蜡脂和玉米油蜡脂经120目的不锈钢过滤网后放入混合釜；保持混合釜内温度90℃，在200r/min的转速下，搅拌混合90min，得到植物型复合油相C。
应用例1
以植物型复合油相A、B、C按照表1的乳化炸药配方制备乳胶基质，测定乳胶基质的游离铵值，将乳胶基质化学敏化得到乳化炸药，测定乳化炸药的爆速、殉爆距离及猛度。
比较例
将应用例1中的植物型复合油相换成乳化炸药混装车常用的石化类复合油相（具体配方为柴油55%，机油23%，乳化剂失水山梨醇单油酸酯22%），炸药的配方组分比例及乳化炸药制备工艺均与应用例1相同。对两者游离铵值和爆炸性能数据进行测试，结果见表1。
应用例2
游离铵值测定：取一定量的乳胶基质于直径为60mm的表面皿中，用玻璃棒刮平后称取其质量（精确到至0.01g），放入250mL的烧杯中；沿烧杯壁缓慢加入40ml蒸馏水，正好淹没表面皿中乳胶基质表面；将烧杯放入温度为40℃的水浴中，恒温30min后取出烧杯；将烧杯中溶液移入100 ml的容量瓶中，取出表面皿，用蒸馏水冲洗烧杯3次，将冲洗液倒入容量瓶中，定容到 100ml。
用移液管移取50mL溶液，置于250mL锥形瓶中，然后加入25%的中性甲醛溶液10mL，摇匀静置1min，再加入2～3滴酚酞指示剂，用0.01 mol·L-1氢氧化钠标准溶液滴定至粉红色，2min内颜色不消失即为终点，记下消耗氢氧化钠溶液的体积。计算游离铵值的公式如下：
NH4NO3%=
Figure 781743DEST_PATH_IMAGE001
其中V为消耗的NaOH标准溶液体积，mL；c为NaOH溶液的浓度，mol·L-1； 0.08为校正系数；m为乳胶基质的质量，g。
结果如表2所示。
应用例3
将制备的乳化炸药用直径32mm的纸筒手工装药，每支药卷装药重量为200.0g，其中先装150.0g制备的乳化炸药，再装50.0g 固定式乳化炸药生产线的二号岩石乳化炸药。
爆速的测定按照GB/T 13228-2015规定的方法进行；
猛度的测定按照GB 12440-1990规定的方法进行；
殉爆距离的测定按照MT/T 932-2005规定的方法进行。
结果如表3所示。
表1 乳化炸药的制备配方
硝酸铵（%） 水(%) 复合油相(%) 外加敏化剂（%）
76 17.5 6.5 2
表2 不同复合油相制备的乳胶基质游离铵值测定结果
Figure 114636DEST_PATH_IMAGE002
表3 不同复合油相制备的乳化炸药爆炸性能测定结果
Figure DEST_PATH_IMAGE004
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于混装车制乳化炸药的植物型复合油相的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(a1)用电子台秤准确称量米糠蜡12.0kg,葵花油蜡酯11.0kg放入熔化釜加热熔化；再称量棕榈油甲酯30.0kg，大豆油甲酯21.0kg，乳化剂失水山梨醇单油酸酯(SP-80)22.0kg，羟化改性磷脂4.0kg放入混合釜中加热熔化；
(b1)将熔化釜内液体的米糠蜡和葵花油蜡酯经过120目的不锈钢过滤网后放入混合釜内；保持混合釜内温度85℃，在300r/min的转速下，搅拌混合70min，得到植物型复合油相；或者
(a2)用电子台秤称量米糠蜡18.0kg,米糠蜡糊6.0kg放入熔化釜加热熔化；再准确称量棕榈油甲酯26.0kg，菜籽油甲酯17.0kg，大豆油甲酯13.0kg，乳化剂失水山梨醇单油酸酯(SP-80)18.0kg，聚异丁烯单丁二酰亚胺2.0kg放入混合釜中加热熔化；
(b2)将熔化釜内液体的米糠蜡和米糠蜡糊经过100目的不锈钢过滤网后放入混合釜内；保持混合釜内温度87℃，在500r/min的转速下，搅拌混合80min，得到植物型复合油相；或者
(a3)用电子台秤准确称量葵花油蜡 脂12.0kg，玉米油蜡脂6.0kg放入熔化釜加热熔化；再称量棉籽油甲酯26.0kg，大豆油 甲酯18.0kg，米糠油甲酯18.0kg，乳化剂失水山梨醇单油酸酯(SP-80)20.0kg放入混合釜中加热熔化；
(b3)将熔化釜内液体的葵花油蜡脂和玉米油蜡脂经120目的不锈钢过滤网后放入混合釜；保持混合釜内温度90℃，在200r/min的转速下，搅拌混合90min，得到植物型复合油相。
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