CN106518585A - 一种温压火药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种温压火药，采用硝酸盐和/或氧化物、可燃剂和助燃剂作为原料组分并进行适当配比，最终制备得到的温压火药，高温下才会发火，有效保证生产、运输、存储和使用全程安全；发热量大，燃速高，能产生高热和冲击能量参与“和谐爆破”做功，不会产生爆震反应，不产生爆轰波，避免爆破振动与飞石危害；采用原料的机械感度低，安全性高，并且燃烧产物以凝聚相物质为主，能有效减少燃烧速度波动；从而利用本发明所述的温压火药进行爆破作业时，既能达到预定的爆破效果，又实现爆破有害效应的根本控制，最终实现快速高效、安全可靠、绿色环保及经济合理的爆破作业。

Description

一种温压火药及其制备方法
技术领域
本发明属于火药技术领域，具体涉及一种温压火药及其制备方法。
背景技术
工程爆破作为一门实用于能源开采、矿山、城市建设以及交通建设中的技术性科学，在国民经济发展中起着重要的作用，日益受到人们的重视。特别是近几十年以来，在国家改革开放政策的指引下，发展的尤为迅速，超出以往任何一个时期的发展水平，为社会建设做出了很大的贡献，在国民经济中取得良好的效益。随着工程爆破技术的发展，对火药的需求和要求不断增加。
黑火药是采用硝酸钾、硫磺、木炭按照质量比75:10:15进行混合配制得到，然而，使用黑火药用于工程爆破时，存在以下问题：
(1)燃烧产生气体量大，燃速波动大；
(2)黑火药药剂密度小，单位体积做功能力较小；
(3)由于原料之间比重相差大，相互间难以混合均匀，造成气体产物在使用现场产生有毒气体；
(4)干品黑火药机械感度高，生产中危险性大，黑火药容易受潮变质；
(5)塑料制品在加工时温度过高，会造成黑火药意外燃烧，特别是含硫黑火药耐温性极差；
(6)使用时会因重物压制如导火索过弯曲处发生赌气而造成速燃而导致意外事故。
发明内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种以温压热效应为主，产生气体量明显减少，同时产生冲击与热量参与破岩做功的温压火药及其制备方法，所述温压火药是利用高热点火实现以凝聚相为主的冲击诱导的温压放热反应的特种能源，从而最终能够实现和谐爆破。
本发明所采用的技术方案为：
一种温压火药，原料组分包括：
硝酸盐和/或氧化物，67-95重量份；
可燃剂：铝粉、镁铝合金粉、钛粉、硅粉、铍粉、硼粉、锆粉中的一种或几种按照任意比例组成的混合物，5-15重量份；
助燃剂：煤粉、木粉、秸秆中的一种或几种按照任意比例组成的混合物，5-15重量份。
所述硝酸盐为硝酸钾、硝酸钙、硝酸钠、硝酸钡、硝酸锶中的一种或几种按照任意比例组成的混合物；
所述氧化物为四氧化三铅、二氧化锰、过氧化钡中的一种或几种按照任意比例组成的混合物。
进一步优选所述温压火药的原料组分还包括10-25重量份的氧化铜。
一种制备所述的温压火药的方法，包括如下步骤：
(1)称取所述硝酸盐和/或氧化物并进行粉碎，得到硝酸盐细粉和/或氧化物细粉；
(2)分别称取可燃剂和助燃剂，在密闭条件下进行混合研磨，得到混合细粉；
(3)将步骤(1)所述的硝酸盐细粉和/或氧化物细粉与步骤(2)所述的混合细粉在密闭条件下进行混合研磨，即得所述的温压火药。
步骤(1)中，先将所述硝酸盐干燥至水分低于0.25wt％，之后再进行粉碎。
步骤(1)中，所述硝酸盐细粉和/或氧化物细粉的粒径为20-200目。
步骤(2)中，所述混合细粉的粒径为20-200目。
步骤(2)中，所述混合研磨为球磨，进行所述混合球磨的时间为4-6h。
步骤(3)中，所述温压火药的粒径为20-200目。
步骤(3)中，所述混合研磨为球磨，进行所述混合球磨的时间为6-8h。
需要说明的是，本发明人在长期研究中发现一种新的爆破方式——“和谐爆破”，所述“和谐爆破”定义为新常态下通过定量化的爆破器材设计和协调的爆破施工，进行爆破剂爆炸能量释放与介质破碎、抛掷等过程的控制，既达到预定的爆破效果，又实现爆破有害效应的根本控制，最终实现快速高效、安全可靠、绿色环保及经济合理的爆破作业；所述“和谐爆破”利用爆燃可控反应，不产生爆轰波，提高爆破剂的能量利用率，避免爆破振动与飞石危害，实现环境友好和谐裂胀。
本发明的有益效果为：
本发明所述的温压火药，采用硝酸盐和/或氧化物、可燃剂和助燃剂作为原料，并对组分进行适当配比，最终制备得到的温压火药，高温下才会发火，有效保证生产、运输、存储和使用全程安全；发热量大，燃速高，能产生高热和冲击能量参与“和谐爆破”做功，不会产生爆震反应，不产生爆轰波，避免爆破振动与飞石危害；采用原料的机械感度低，安全性高，并且燃烧产物以凝聚相物质为主，能有效减少燃烧速度波动；从而利用本发明所述的温压火药进行爆破作业时，保证环境即爆破周边建筑与设施的安全，被爆体在能量可调的温压火药作用下“裂而不响”，介质碎裂与爆炸物能量匹配实现“动而不飞”，保证人与动植物生命安全实现“微震减排”的和谐爆破；综上所述，本发明所述的温压火药，既能达到预定的爆破效果，又实现爆破有害效应的根本控制，最终实现快速高效、安全可靠、绿色环保及经济合理的爆破作业。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，下面实施例中以1重量份代表1g。
实施例1
本实施例提供一种温压火药，原料组分包括：
硝酸盐：硝酸钾，67重量份；
可燃剂：铝粉，15重量份；
助燃剂：煤粉，5重量份。
进一步，本实施例提供了所述温压火药的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取所述硝酸盐并进行粉碎，得到粒径为20目的硝酸盐细粉；
(2)分别称取可燃剂和助燃剂，在密闭条件下进行混合球磨4h，得到粒径为20目的混合细粉；进行混合球磨的牛皮转鼓，转鼓为牛皮材质，磨球为硬木材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1.5:1；
转鼓与磨球直径比，20:1；
转鼓转速，(D为转鼓直径，D＝0.5m)；
粉碎时间，4h；
(3)将步骤(1)所述的硝酸盐细粉与步骤(2)所述的混合细粉在密闭条件下进行混合球磨6h，即得粒径为20目的温压火药；
进行混合球磨的球磨机，转鼓为木制材质、内衬牛皮革，磨球为木制材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1:1；
转鼓与磨球直径比，20:1；
转鼓转速，8r/min；
粉碎时间，6h。
实施例2
本实施例提供一种温压火药，原料组分包括：
氧化物：四氧化三铅，67重量份；
可燃剂：铝粉，15重量份；
助燃剂：煤粉，5重量份。
进一步，本实施例提供了所述温压火药的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取所述氧化物并进行粉碎，得到粒径为20目的氧化物细粉；
(2)分别称取可燃剂和助燃剂，在密闭条件下进行混合球磨4h，得到粒径为20目的混合细粉；进行混合球磨的牛皮转鼓，转鼓为牛皮材质，磨球为硬木材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1.5:1；
转鼓与磨球直径比，20:1；
转鼓转速，(D为转鼓直径，D＝1.5m)；
粉碎时间，4h；
(3)将步骤(1)所述的氧化物细粉与步骤(2)所述的混合细粉在密闭条件下进行混合球磨6h，即得粒径为20目的温压火药；
进行混合球磨的球磨机，转鼓为木制材质、内衬牛皮革，磨球为木制材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1:1；
转鼓与磨球直径比，20:1；
转鼓转速，8r/min；
粉碎时间，6h。
实施例3
本实施例提供一种温压火药，原料组分包括：
硝酸盐：硝酸钠，95重量份；
可燃剂：铝粉和镁铝合金粉按照质量比1:1组成的混合物，5重量份；
助燃剂：煤粉和木粉质量比1:1组成的混合物，15重量份；
氧化铜，10重量份。
进一步，本实施例提供了所述温压火药的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取所述硝酸盐，先将所述硝酸盐干燥至水分低于0.25wt％，之后再进行粉碎，得到粒径为200目的硝酸盐细粉；
(2)分别称取可燃剂、助燃剂和氧化铜，在密闭条件下进行球磨6h，得到粒径为200目的混合细粉；进行混合球磨的猪皮转鼓，转鼓为猪皮材质，磨球为导电橡胶材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1.5:1；
转鼓与磨球直径比，40:1；
转鼓转速，(D为转鼓直径，D＝1.0m)；
粉碎时间，6h；
(3)将步骤(1)所述的硝酸盐细粉与步骤(2)所述的混合细粉在密闭条件下进行球磨8h，即得粒径为200目的温压火药；
进行混合球磨的羊皮转股，转鼓为铜制材质、内衬羊皮革，磨球为木制材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1:1；
转鼓与磨球直径比，40:1；
转鼓转速，12r/min；
粉碎时间，8h。
实施例4
本实施例提供一种温压火药，原料组分包括：
硝酸盐：硝酸钠，95重量份；
可燃剂：铝粉和镁铝合金粉按照质量比1:1组成的混合物，5重量份；
助燃剂：煤粉和木粉质量比1:1组成的混合物，15重量份；
氧化铜，10重量份。
进一步，本实施例提供了所述温压火药的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取所述硝酸盐，先将所述硝酸盐干燥至水分低于0.25wt％，之后再进行粉碎，得到粒径为200目的硝酸盐细粉；
(2)分别称取可燃剂、助燃剂和氧化铜，在密闭条件下进行球磨6h，得到粒径为200目的混合细粉；进行混合球磨的猪皮转鼓，转鼓为猪皮材质，磨球为导电橡胶材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1.5:1；
转鼓与磨球直径比，40:1；
转鼓转速，(D为转鼓直径，D＝2.0m)；
粉碎时间，6h；
(3)将步骤(1)所述的硝酸盐细粉与步骤(2)所述的混合细粉在密闭条件下进行球磨8h，即得粒径为200目的温压火药；
进行混合球磨的羊皮转股，转鼓为铜制材质、内衬羊皮革，磨球为木制材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1:1；
转鼓与磨球直径比，40:1；
转鼓转速，12r/min；
粉碎时间，8h。
实施例5
本实施例提供一种温压火药，原料组分包括：
硝酸盐：硝酸钾、硝酸钠、硝酸钡和硝酸锶按照质量比1:1:1:1组成的混合物，40重量份；
氧化物：四氧化三铅、二氧化锰、过氧化钡按照质量比1:1:1组成的混合物，40重量份；
可燃剂：铝粉、镁铝合金粉、钛粉、硅粉、铍粉、硼粉、锆粉按照质量比等质量份组成的混合物，10重量份；
助燃剂：煤粉和木粉按照质量比1:1组成的混合物，10重量份；
氧化铜，25重量份。
进一步，本实施例提供了所述温压火药的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取所述硝酸盐和氧化物，先将所述硝酸盐和氧化物分别干燥至水分低于0.25wt％，之后再分别进行粉碎，得到粒径均为200目的硝酸盐细粉和氧化物细粉；
(2)分别称取可燃剂、助燃剂和氧化铜，在密闭条件下利用立式高速SC-H型研磨机(由青岛思创新材料有限公司提供)进行球磨3h，得到粒径为200目的超细混合细粉；
(3)将步骤(1)所述的硝酸盐细粉和氧化物细粉与步骤(2)所述的混合细粉在密闭条件下利用立式高速SC-H型研磨机进行球磨3h，即得粒径为200目的超细温压火药；
使用SC-H型研磨机进行研磨时，向待研磨细粉中加入无水乙醇溶剂，无水乙醇与待研磨细粉重量比为3:1；所用氧化锆磨介球的直径为0.03-2mm，转速一般在1000-4200rpm之间可调，研磨后，可以获得亚微米级、纳米级超细粉体，而且粒度分布很窄，功率是0.5KW。
实施例6
本实施例提供一种温压火药，原料组分包括：
硝酸盐：硝酸钾、硝酸钙、硝酸钠、硝酸钡和硝酸锶按照质量比1:1:1:1:1组成的混合物，80重量份；
可燃剂：铝粉、镁铝合金粉、钛粉、硅粉、铍粉、硼粉、锆粉按照质量比等质量份组成的混合物，10重量份；
助燃剂：煤粉、木粉、秸秆按照质量比1:1:1组成的混合物，10重量份；
氧化铜，18重量份。
进一步，本实施例提供了所述温压火药的制备方法，包括如下步骤：
(1)称取所述硝酸盐，先将所述硝酸盐干燥至水分低于0.25wt％，之后再进行粉碎，得到粒径为100目的硝酸盐细粉；
(2)分别称取可燃剂、助燃剂和氧化铜，在密闭条件下进行球磨5h，得到粒径为100目的混合细粉；进行混合球磨的球磨机，转鼓为铜制材质，磨球为导电橡胶材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1.5:1；
转鼓与磨球直径比，30:1；
转鼓转速，(D为转鼓直径，D＝1m)；
粉碎时间，5h；
(3)将步骤(1)所述的硝酸盐细粉与步骤(2)所述的混合细粉在密闭条件下进行球磨7h，即得粒径为100目的温压火药；进行混合球磨的球磨机，转鼓为铝制材质、内衬牛皮革，磨球为木制材质，工艺条件如下：
磨球占转鼓容积，30％；
球料比，1:1；
转鼓与磨球直径比，30:1；
转鼓转速，10r/min；
粉碎时间，7h。
实验例
本发明人利用爆发点测试仪并没有测试到温压火药的爆发点，这是因为在实验的过程当中没有一次产生爆炸或者爆燃现象。本发明人经过慎重考虑，采取递增温压火药的药量进行测试，直至增加到100mg，温度调节到590℃(爆发点测试仪的最高工作温度为600℃)，并且相应地延长测试的时间，仍然没有爆炸现象的产生。把药品取出后，观察到温压火药仍然是完好的，并且通过起爆器电弧放电仍能可靠点火。故本温压火药的热感度特别低，在储存和使用过程中是比较安全的。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种温压火药，其特征在于，原料组分包括：
硝酸盐和/或氧化物，67-95重量份；
可燃剂：铝粉、镁铝合金粉、钛粉、硅粉、铍粉、硼粉、锆粉中的一种或几种按照任意比例组成的混合物，5-15重量份；
助燃剂：煤粉、木粉、秸秆中的一种或几种按照任意比例组成的混合物，5-15重量份。
2.根据权利要求1所述的温压火药，其特征在于，所述硝酸盐为硝酸钾、硝酸钙、硝酸钠、硝酸钡、硝酸锶中的一种或几种按照任意比例组成的混合物；
所述氧化物为四氧化三铅、二氧化锰、过氧化钡中的一种或几种按照任意比例组成的混合物。
3.根据权利要求1所述的温压火药，其特征在于，原料组分还包括10-25重量份的氧化铜。
4.一种制备权利要求1-3任一项所述的温压火药的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称取所述硝酸盐和/或氧化物并进行粉碎，得到硝酸盐细粉和/或氧化物细粉；
(2)分别称取可燃剂和助燃剂，在密闭条件下进行混合研磨，得到混合细粉；
(3)将步骤(1)所述的硝酸盐细粉和/或氧化物细粉与步骤(2)所述的混合细粉在密闭条件下进行混合研磨，即得所述的温压火药。
5.根据权利要求4所述的温压火药的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，先将所述硝酸盐干燥至水分低于0.25wt％，之后再进行粉碎。
6.根据权利要求4所述的温压火药的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硝酸盐细粉和/或氧化物细粉的粒径为20-200目。
7.根据权利要求4所述的温压火药的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合细粉的粒径为20-200目。
8.根据权利要求4所述的温压火药的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述混合研磨为球磨，进行所述混合球磨的时间为4-6h。
9.根据权利要求4所述的温压火药的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述温压火药的粒径为20-200目。
10.根据权利要求4所述的温压火药的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述混合研磨为球磨，进行所述混合球磨的时间为6-8h。
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