CN106431798A - 一种气体膨胀剂及其应用 - Google Patents

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陈聪
黄寅生
郭钰雯
徐建勇
何亚新
付叔阳
张冬冬
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    • C06—EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06D—MEANS FOR GENERATING SMOKE OR MIST; GAS-ATTACK COMPOSITIONS; GENERATION OF GAS FOR BLASTING OR PROPULSION (CHEMICAL PART)
    • C06D5/00—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets
    • C06D5/06—Generation of pressure gas, e.g. for blasting cartridges, starting cartridges, rockets by reaction of two or more solids
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F42D—BLASTING
    • F42D3/00—Particular applications of blasting techniques

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Abstract

本发明公开了一种气体膨胀剂及其应用，所述的气体膨胀剂由质量比为60‑70：30‑40的硝酸铵与单基药或硝化棉组成。本发明所述的气体膨胀剂不会生成有害有毒气体损害周围环境，也不会危害到周围施工人员的身体健康，同时可以控制扬尘的飞起；且反应物在全部氧化的情况下可以全部生成气体，没有残渣剩留，一般残渣中还有有毒成分且不可回收利用；将其预埋混凝土的孔中，药剂点燃燃烧后产生大量气体，在孔中形成膨胀作用，从而破坏混凝土，在达到和传统爆破同样效果的同时，大大减轻传统爆破产生的飞石、噪音、振动、灰尘等负面影响。

Description

一种气体膨胀剂及其应用
技术领域
本发明涉及化学方法技术领域，具体涉及一种以硝酸铵为主的气体膨胀剂的配方组成及其应用。
背景技术
在当今的社会下，中国的国家经济发展经济建设已经缺少不了工程爆破这一特种行业的推动，在我国国民经济的各种各样的部门中，毫无疑问的是爆破技术已运用到各个部门，而且爆破技术有着傲人的成就与可喜的成果。列举如下几个例子，矿业部门使用爆破技术去把矿石覆盖层揭开，地下巷道的掘进，在露天开采中的爆破技术可以用为地下采矿，矿石开采爆破；修建水上大坝的定向爆破技术被水利相关部门所利用，还有为了打开水库而修建进行饮水隧洞的岩室爆破；铁道交通部门可以将其用在于路堑的爆破，冻土地带和填筑路堤、软土的爆破；石油化工相关行业可以用于埋设地下的管道和过江的管道，还包括对处理油井卡钻等事故进行相应的爆破技术；也可以用于水下炸礁，比如说用于疏浚河道和压实松软土地的水下码头、堤坝地基相应的处理和水下爆破等等，都是现在经常会用到的爆破技术。随着现今科技越来越快的进步和相关领域的发展，部分大型工厂和大规模企业进行改扩建以及迁移工厂等，城市在发展中进行的改建、扩建，拆除控制爆炸已经成为不可或缺的相关技术，爆破技术也得到了飞速的发展。虽然爆破拆除技术具有速度快、周期短、拆除量大等优点，但爆破拆除瞬间噪音较大、扬尘较多会对环境带来污染；而且振动大并有可能产生飞石等对被保护物带来危险，同时现今越来越重视着安全、环境和成本等等问题。因此我们急需一种高效、安全、环保的新型拆除手法以满足在特殊作业条件下的使用要求。而气体膨胀剂不仅具有良好的爆炸性能，且具有原料来源非常之广、加工生产成本低等特点，气体膨胀剂既保证了安全，又加速了现在社会的飞速建设，并且大大地节省了经费与花销，是现在爆破工程领域未来发展的新方向。
对比国内外，目前，气体膨胀剂的研究和运用在国内外均是热门课题，尤其是国外对气体膨胀剂的研究比较完善，并已经可以运用到了实际工业领域中进行实用。例如做为起动药用在飞机发动机的涡轮、鱼雷导向叶片和陀螺转子旋转；在汽车领域中应用到安全气囊当中；救生筏等需要快速充气的设施也需离不开气体膨胀剂；在军事领用中，用做火箭、导弹的气体推进剂以及飞机的弹射椅和灭火装置。但我国对气体膨胀剂的研究还处于初级阶段，还有处于一种尚待探索的阶段。因而寻求一种高效、安全、环保的气体膨胀剂的配方具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大大减轻传统爆破产生的飞石、噪音、振动、灰尘等负面影响的气体膨胀剂。
实现本发明目的的技术解决方案为:
一种气体膨胀剂，由质量比为60-70：30-40的硝酸铵与单基药或硝化棉组成。
优选的，所述的气体膨胀剂，由质量比为65：35的硝酸铵与硝化棉组成。
上述气体膨胀剂在工程爆破领域的应用。
与现有技术相比，本发明的显著效果如下：
（1）安全无毒环保。不会生成有害有毒气体损害周围环境，也不会危害到周围施工人员的身体健康，同时可以控制扬尘的飞起。
（2）生成的残渣比较少。反应物在全部氧化的情况下可以全部生成气体，没有残渣剩留，一般残渣中还有有毒成分且不可回收利用。
（3）破碎效果好。将其预埋混凝土的孔中，药剂点燃燃烧后产生大量气体，在孔中形成膨胀作用，从而破坏混凝土，在达到和传统爆破同样效果的同时，大大减轻传统爆破产生的飞石、噪音、振动、灰尘等负面影响。
具体实施方式
本发明主要利用点火药燃烧、硝酸铵受热分解迅速产生大量高温高压气体，被强烈压缩在原有体积内，造成数百个MPa的高压进而对周围介质做功，实现内在势能转变为机械功或运动气体动能从而达到破碎效果。不同于一般燃料的燃烧，本发明本身含有氧与可燃成分，因此，其燃烧并不需要借助空气中的氧气便可以自行地进行下去，可以满足在密闭环境下的工作要求。
本发明所述的气体膨胀剂，其主体药剂为硝酸铵，根据零氧平衡确定硝酸铵与其它点火药的配比。通过密闭爆发器实验测试其最高膨胀压力，进而确定最佳配比，实现最佳破碎效果。
因为密闭爆发器的容积不大，所以本发明所有实验药品总量规定为100mg.
试验的参照组：100mg硝酸铵在密闭爆发器内进行点火试验。
测得试验结果，最高压强为0.101Mpa，到达最高压强所用的时间为0.02秒。
实施实例1
硝酸铵与硝化棉
硝酸铵和硝化棉的配比为65%：35%，确定以下各组成质量：
（1）硝酸铵与硝化棉的质量分别为70mg、30mg；
测得试验结果，最高压强为0.313Mpa，到达最高压强所用的时间为0.06秒。
（2）硝酸铵与硝化棉的质量分别为65mg、35mg；
测得试验结果，最高压强为0.524Mpa，到达最高压强所用的时间为0.06秒。
（3）硝酸铵与硝化棉的质量分别为60mg、40mg。
测得试验结果，最高压强为0.494Mpa，到达最高压强所用的时间为0.08秒。
实施实例2
硝酸铵与黑火药
硝酸铵和黑火药的配比为3:5。进而确定以下几个配比方案：
（1）硝酸铵与黑火药的质量分别为37.5mg、62.5mg；
测得试验结果，最高压强为0.513Mpa，到达最高压强所用的时间为0.07秒。
（2）硝酸铵与黑火药的质量分别为32.5mg、67.5mg；
测得试验结果，最高压强为0.448Mpa，到达最高压强所用的时间为0.08秒。
（3）硝酸铵与黑火药的质量分别为27.5mg、72.5mg；
测得试验结果，最高压强为0.437Mpa，到达最高压强所用的时间为0.10秒。
（4）硝酸铵与黑火药的质量比为22.5mg、77.5mg。
测得试验结果，最高压强为0.366Mpa，到达最高压强所用的时间为0.06秒。
实施实例3
硝酸铵与5/7单基药
这些单基药虽加入了部分添加剂，但是添加剂并不占主体成分，对化学分子式的影响比较小，所以仍然可以按照单基药与硝酸铵的配比方案进行配比。
（1）硝酸铵与5/7单基药的质量分别为70mg、30mg；
测得试验结果，最高压强为0.116Mpa，到达最高压强所用的时间为0.03秒。
（2）硝酸铵与5/7单基药的质量分别为65mg、35mg；
测得试验结果，最高压强为0.163Mpa，到达最高压强所用的时间为0.02秒。
（3）硝酸铵与5/7单基药的质量分别为60mg、40mg。
测得试验结果，最高压强为0.116Mpa，到达最高压强所用的时间为0.02秒。
实施实例4
硝酸铵与2/7单基药
（1）硝酸铵与2/7单基药的质量分别为70mg、30mg；
测得试验结果，最高压强为0.101Mpa，到达最高压强所用的时间为0.01秒。
（2）硝酸铵与2/7单基药的质量分别为65mg、35mg；
测得试验结果，最高压强为0.187Mpa，到达最高压强所用的时间为0.01秒。
（3）硝酸铵与2/7单基药的质量分别为60mg、40mg。
测得试验结果，最高压强为0.127Mpa，到达最高压强所用的时间为0.02秒。
实施实例5
硝酸铵与1/2单基药
（1）硝酸铵与1/2单基药的质量分别为70mg、30mg；
测得试验结果，最高压强为0.268Mpa，到达最高压强所用的时间为0.14秒。
（2）硝酸铵与1/2单基药的质量分别为65mg、35mg；
测得试验结果，最高压强为0.216Mpa，到达最高压强所用的时间为0.09秒。
（3）硝酸铵与1/2单基药的质量分别为60mg、40mg。
测得试验结果，最高压强为0.290Mpa，到达最高压强所用的时间为0.13秒。
实施实例6
硝酸铵与双芳类单基药（快速反应）
（1）硝酸铵与双芳类单基药（快速反应）的质量分别为70mg、30mg；
测得试验结果，最高压强为0.398Mpa，到达最高压强所用的时间为0.07秒。
（2）硝酸铵与双芳类单基药（快速反应）的质量分别为65mg、35mg；
测得试验结果，最高压强为0.530Mpa，到达最高压强所用的时间为0.07秒。
（3）硝酸铵与双芳类单基药（快速反应）的质量分别为60mg、40mg。
测得试验结果，最高压强为0.604Mpa，到达最高压强所用的时间为0.05秒。
实施实例7
硝酸铵与双芳类单基药（慢速反应）
（1）硝酸铵与双芳类单基药（慢速反应）的质量分别为70mg、30mg；
测得试验结果，最高压强为0.120Mpa，到达最高压强所用的时间为0.22秒。
（2）硝酸铵与双芳类单基药（慢速反应）的质量分别为65mg、35mg；
测得试验结果，最高压强为0.370Mpa，到达最高压强所用的时间为0.19秒。
（3）硝酸铵与双芳类单基药（慢速反应）的质量分别为60mg、40mg。
测得试验结果，最高压强为0.152Mpa，到达最高压强所用的时间为0.02秒。

Claims (4)

1.一种气体膨胀剂，其特征在于，由质量比为60-70：30-40的硝酸铵与单基药或硝化棉组成。
2.如权利要求1所述的气体膨胀剂，其特征在于，所述的气体膨胀剂由质量比为65：35的硝酸铵与硝化棉组成。
3.如权利要求1所述的气体膨胀剂，其特征在于，所述的单基药包括5/7单基药、2/7单基药或1/2单基药。
4.如权利要求1-3任一所述的气体膨胀剂在工程爆破领域上的应用。
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