CN107573201A - 一种储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药及制备方法，所述乳化炸药由水相、油相和储甲烷型玻璃微球组成，水相和油相乳化制得乳化基质，储甲烷型玻璃微球和乳化基质质量比为(1.5～3.5):100，所述储甲烷型玻璃微球敏化剂由连续换气装置制得，储甲烷型玻璃微球中储甲烷量的质量百分比为58％～85％，储甲烷型玻璃微球所储甲烷既起到敏化作用又起到提高爆炸能量和爆炸产物气体含量的作用，显著提高乳化炸药爆炸性能，并且甲烷本身是一种清洁、高能和廉价的气体，预示储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药具有广阔的应用前景。

Description

一种储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药及制备方法

技术领域

本发明属于乳化炸药性能提高及制备技术领域，涉及一种储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药及制备方法，具体涉及玻璃微球储存甲烷气体充当敏化剂，制备新型乳化炸药及制备方法，实现提高乳化炸药性能的目的。

背景技术

乳化炸药凭借其特殊的油包水(W/O)结构，具有很好的防水功能，在爆破工程中广泛应用。乳化炸药通常由油相、水相和敏化剂组成，为达到某些特殊的工程目的，有时还会加入少量的添加剂。其中，油相通常由油、石蜡和乳化剂组成，有时也会考虑加入脂类；水相通常由水、硝酸铵、硝酸钠和尿素组成，煤矿许用型乳化炸药水相还会加入氯化钠或氯化钾作为消焰剂；敏化剂通常分物理敏化剂(空心玻璃微球和膨胀珍珠岩)和化学敏化剂(亚硝酸钠)。乳化炸药的油相和水相通过乳化工艺后形成乳化基质，乳化基质通常不具备雷管感度，必须通过敏化剂敏化才具有雷管感度。添加敏化剂的目的是利用敏化剂本身具有的微小气泡(物理敏化剂)或反应后生成的微小气泡(化学敏化剂)使乳化炸药具备“热点”特性。

物理敏化剂和化学敏化剂均为惰性物质，如物理敏化剂所采用的空心玻璃微球或膨胀珍珠岩自身均为惰性物质，且为固体，在乳化炸药爆炸过程中会吸收能量，降低乳化炸药的能量；化学敏化剂加入炸药后发生反应，生成氮气，最终起到敏化效果，但氮气也是一种惰性气体，在乳化炸药爆炸过程中不参加反应，也会吸收部分爆炸能量，另外，化学敏化剂会一定程度上破坏乳化炸药两相界面膜和产生“后效”作用，影响乳化炸药保存周期和性能。

另外，怎样提高乳化炸药爆炸性能和改进上述不足，满足不同爆破条件要求，是本领域的重点研究课题。201611266997.0给出了一种游离态氢敏化型乳化炸药及制备方法，该方法首次提出氢气加入到空心玻璃微球中，既起到“热点”作用，又参加爆炸反应，提高乳化炸药的能量输出和做功能力，充当含能材料。

通过初步研究，甲烷作为一种应该广泛的高热值、成本低廉的清洁气体，具有较高的能量密度。甲烷加入到空心玻璃微球中，既起到“热点”作用，又起到含能材料作用，提高能量输出和做功能量。1mol甲烷爆炸条件下释放出的2mol水蒸气和1mol二氧化碳气体，所释放气体体积是相同条件下氢气释放气体体积的3倍，因此，与游离态氢敏化型乳化炸药相比，储甲烷型玻璃微球进一步提高了乳化炸药爆炸产物气体含量，提高了爆炸威力。另外，1mol氢气在爆炸条件下生成水蒸气所放出热量为241.75KJ/mol,1mol甲烷在爆炸条件下生成水蒸气和二氧化碳所放出热量为877.00KJ/mol,相同体积甲烷放热量为氢气的3.63倍，因此，与游离态氢敏化型乳化炸药相比，储甲烷型玻璃微球进一步提高了乳化炸药的能量输出和做功能量。与普通敏化剂相比，储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药表现出更优性能。

目前，尚未发现通过把甲烷气体储存在玻璃微球中，既充当敏化剂又充当储能材料的相关报道。

发明内容

为了克服现有乳化炸药能量输出不足和爆炸威力有待提高的缺点，本发明提供一种储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药及制备方法。将甲烷气体储存到玻璃微球中，利用储甲烷的玻璃微球敏化乳化炸药，储甲烷玻璃微球既起到敏化作用，又起到提高爆炸能量和爆炸产物气体含量的作用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药，其组分包括水相、油相和储甲烷型玻璃微球；水相和油相经乳化生成乳化基质；储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药中储甲烷型玻璃微球和乳化基质质量比为(1.5～3.5):100；所述乳化基质中水相和油相的质量比为：(92.5～96.5):(3.5～7.5)；

所述储甲烷型玻璃微球中储甲烷量的质量百分比为58％～85％，其中，玻璃微球为普通乳化炸药敏化玻璃微球；

所述水相由硝酸铵、硝酸钠、尿素和水组成；

所述油相由乳化剂、石蜡、微晶蜡、复合蜡、凡士林和煤油组成，其中，石蜡、微晶蜡、复合蜡、凡士林和煤油质量比为1:1:2:2.8:1；

所述乳化剂由司盘-80和大豆卵磷脂按质量比3:1配制；另外，油相中乳化剂与其它组分的质量比为2:3.5。

一种储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药的制备方法：首先，利用连续换气装置制得储甲烷型玻璃微球，然后常压条件下密封保存储甲烷型玻璃微球；其次，由水相组分混合、加热、搅拌制得水相，由油相组分混合、加热、搅拌制得油相，油相加入缓慢加入水相，在乳化温度下乳化制得乳化基质；最后，待乳化基质温度降至敏化温度后，加入密封保存的储甲烷型玻璃微球，连续充分搅拌12～14分钟，使乳化基质和储甲烷型玻璃微球混合均匀，搅拌过程中玻璃微球所储甲烷气体部分会分散到乳化基质中，部分仍储存在玻璃微球中或玻璃微球与乳化基质之间，最终制得储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药。

本发明的有益效果是：本发明首次把甲烷气体储存在玻璃微球中用于敏化乳化炸药、提高爆炸输出能量和爆炸产物气体含量，从而使乳化炸药的威力和做功能力得到显著提高；理论分析表明，储甲烷型玻璃微球敏化的乳化炸药比游离态氢敏化型乳化炸药具有更高的能量和更多的爆炸气体产物，因此，储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药因其优异的爆炸性能具有广泛的应用前景；另一方面，甲烷与氢气相比更廉价，并且也是一种高热值、绿色、清洁燃料，具有广泛的市场价值；与普通玻璃微球敏化的乳化炸药相比，性能(猛度、爆炸能量和爆炸气体产物含量)更加优越。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1连续换气装置(图1中1代表排气管，2代表排气开关，3代表连续换气主体，4代表进气开关，5代表进气管，6代表玻璃微球，7代表进出料口，8代表压力表)

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。本发明的实施例仅仅是用于说明本发明，而不是对本发明的限制。

制备储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药时，首先,根据图1所示连续换气装置制得储甲烷型玻璃微球，具体步骤为：1、打开进出料口7，把玻璃微球放入连续换气主体3中，关闭进出料口7，关闭排气开关2，打开进气开关4，经进气管5向连续换气主体3中充入甲烷气体，直至压力为3MPa，关闭进气开关4，打开排气开关2，经排气管1排出甲烷空气混合气体，排气管1处压力为常压，排气管1可接尾气回收装置，重复上述操作两次，利用压力换算可得换气主体中空气体积含量小于0.11％，综合考虑玻璃微球中空密闭含气量，可制得储甲烷型玻璃微球中储甲烷量的质量百分比为58％～85％，在密闭常压状态下，利用电子天平秤取储甲烷型玻璃微球2.5g，密封保存；其次，根据硝酸铵、硝酸钠、尿素、水质量比为71.5:10:1.5:11.5制备水相94.5g，在100～110℃下保温待用，利用乳化剂、石蜡、微晶蜡、复合蜡、凡士林和煤油加热搅拌制得复合油相100g，其中，石蜡、微晶蜡、复合蜡、凡士林和煤油质量比为1:1:2:2.8:1；乳化剂由司盘-80和大豆卵磷脂按质量比3:1配制，另外，油相中乳化剂与其它组分的质量比为2:3.5；取上述制得复合油相5.5g加热至105～115℃，缓慢加入上述制得的94.5g水相，连续搅拌直至乳化均匀；最后，待乳化基质温度降至物理敏化温度50～60℃，加入密封保存的2.5g储甲烷型玻璃微球，连续充分搅拌12～14分钟，使乳化基质和储甲烷型玻璃微球混合均匀，最终得到102.5g储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药。

Claims (4)

1.一种储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药，其特征在于由水相、油相和储甲烷型玻璃微球组成，水相和油相经乳化生成乳化基质；储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药中储甲烷型玻璃微球和乳化基质质量比为(1.5～3.5):100。

2.根据权利要求1,所述乳化基质中水相和油相的质量比为：(92.5～96.5):(3.5～7.5)；所述水相由硝酸铵、硝酸钠、尿素和水组成，所述油相由乳化剂、石蜡、微晶蜡、复合蜡、凡士林和煤油组成，其中，石蜡、微晶蜡、复合蜡、凡士林和煤油质量比为1:1:2:2.8:1，所述乳化剂由司盘-80和大豆卵磷脂按质量比3:1配制；另外，油相中乳化剂与其它组分的质量比为2:3.5。

3.根据权利要求1，所述储甲烷型玻璃微球中储甲烷量的质量百分比为58％～85％。

4.一种制备储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药的方法：首先，利用连续换气装置制得储甲烷型玻璃微球，然后常压条件下密封保存储甲烷型玻璃微球；其次，由水相组分混合、加热、搅拌制得水相，由油相组分混合、加热、搅拌制得油相，油相加入缓慢加入水相，在乳化温度下乳化制得乳化基质；最后，待乳化基质温度降至敏化温度后，加入密封保存的储甲烷型玻璃微球，连续充分搅拌12～14分钟，使乳化基质和储甲烷型玻璃微球混合均匀，最终制得储甲烷型玻璃微球敏化乳化炸药。