CN1085202A - 粉状乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于工程爆破的粉状乳化炸 药及其制备方法。所述炸药是由油相与氧化剂相乳 化成乳化基质，而后加入成粉剂制成乳胶，乳胶经旋 转闪蒸成粉设备成粉直接制得的；也可以掺合辅助燃 料，从而制得含辅助燃料的粉状乳化炸药。本发明的 粉状乳化炸药流散性好，不易成团、结块，防潮，抗水 性能好，可以散装、压装和装成药卷使用。本发明的 制备方法工艺流程简单、设备小、能耗低，生产效率 高，尤其适宜于连续化生产。

Description

本发明涉及一种用于工程爆破的乳化炸药及其制备方法，特别是粉状乳化炸药及其制备方法。

常规乳化炸药是以氧化剂相水溶液的微小液滴为分散相，悬浮在含有分散气泡、空心玻璃微球、树脂微球或其它多孔性材料的有机燃料类物质构成的连续介质中所形成的油包水型炸药。由于氧化剂相中通常含有8～20%的水，采用的油相材料又多为液态和/或低熔点的有机燃料，因此乳化炸药在常温下呈流动态和半固态，这给生产、运输、贮存和使用带来诸多不便。为了解决乳化炸药这种形态上的不足，中国专利CN1061213A公开了乳化粉状硝铵炸药及其制造方法。由水相材料和油相材料进行乳化，经气流式喷嘴雾化成粉，直接制得乳化粉状硝铵炸药成品。但该发明的炸药存在着乳胶不易成粉，所制得的炸药成品流散性较差，油膜对氧化剂相的包覆缺陷较大易吸潮、成团、结块等不足;同时，该发明的炸药制造方法中所采用的气流式喷雾成粉设备笼大、能量消耗大、生产效率不高。

本发明的目的就是为了克服现有技术的缺点而提供一种新的粉状乳化炸药及其制备方法。

依据本发明所设计的粉状乳化炸药，其特征组成（重量%）为：硝酸铵75～85，辅助氧化剂5～15，尿素1～4，有机添加剂0.02～1.0，水0～4，有机油相材料2～7，乳化剂1.5～5，成粉剂1.5～4，辅助燃料0～4。

上述粉状乳化炸药的制备方法为：第一步，将有机油相材料与乳化剂的混合物加热升温至110～140℃形成粉状乳化炸药的油相;第二步，将由硝酸铵、辅助氧化剂、尿素、有机添加剂和水组成的混合物加热升温至120～150℃形成粉状乳化炸药的氧化剂相;第三步，将第二步得到的氧化剂相加入到第一步得到的搅拌着的油相中，乳化形成油包水型乳化基质;第四步，向第三步得到的乳化基质中加入成粉剂并混拌均匀制得乳胶;第五步，将第四步得到的乳胶送至旋转闪蒸成粉设备内成粉，从而制得粉状乳化炸药。该粉状乳化炸药可以直接使用，也可以向其中掺合辅助燃料后再使用，也就是所述制备方法可以包括第六步，向所制得的粉状乳化炸药中掺合辅助燃料，从而得到含辅助燃料的粉状乳化炸药。

本发明的粉状乳化炸药氧化剂相中的辅助氧化剂可以是硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸镁、一元胺或多元胺的硝酸盐、氯酸钠、高氯酸钠、氯酸钾、高氯酸钾和/或这些化合物的混合物。辅助氧化剂加入的目的是为了降低氧化剂相的熔点，使其易于乳化。

本发明的粉状乳化炸药的氧化剂相中含有尿素。尿素虽然可使炸药的爆炸威力下降，但它能降低氧化剂相的熔点，提高氧化剂相的乳化能力，从而制得高质量的乳化基质。

本发明的粉状乳化炸药的氧化剂相中含有有机添加剂，用于控制硝酸铵的晶粒发育，避免出现方型或柱状大颗粒，从而防止和减少氧化剂相晶粒突破油膜阻挡层，减少氧化剂相的油膜包覆缺陷，提高炸药的防潮、抗水和抗结块能力，改善炸药的爆炸性能和贮存性能。本发明的粉状乳化炸药中可用的有机添加剂包括甲基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和/或这些化合物的混合物。有机添加剂还可以包括十八烷胺、十八烷胺盐和/或它们的混合物。

本发明的粉状乳化炸药的含水量应小于炸药总重量的5%。低的含水量不仅对于炸药的最终粉状形态是必须的，而且有利于炸药能量的提高。本发明提供的粉状乳化炸药中可以完全不含水。

粉状乳化炸药的有机油相材料与乳化剂一起形成乳化基质的连续相。有机油相材料不仅要有利于乳化基质的形成和稳定，而且还要在乳胶的冷却、固化、分散时具有一定的流动性和柔软性，以使连续相油膜能在一定程度上修补氧化剂晶粒的包覆缺陷。同时，有机油相材料与乳化剂组成的连续相油膜还要具有一定的强度，以阻止氧化剂相晶粒突破油膜阻挡层连接成片。基此，本发明的粉状乳化炸药的有机油相材料选用了高熔点的蜡及蜡类复合物（复合蜡）为基本成份，再辅以具有一定乳化能力且易于成粉的固态羧酸类物质。本发明的粉状乳化炸药的有机油相材料是预先配制的，其组成（重量%）为：地蜡16～35，复合蜡60～82，硬脂酸1～8;其中地蜡的熔点不得低于68℃。

本发明的粉状乳化炸药所采用的乳化剂为具有良好高温分散性的丁二酰亚胺系列乳化剂，如单-丁二酰亚胺、双-丁二酰亚胺和/或它们的混合物。其用量为炸药总重量的1.5～5%。

本发明的粉状乳化炸药中需要加入大量的成粉剂。因为粉状乳化炸药要求氧化剂相在以分散相均匀细小地分散于连续相中形成高质量的乳化基质后，在冷却、固化、分散、成粉时结晶。这种结晶最好只发生在氧化剂相的微小液滴内，而不要使分散的氧化剂相晶粒重新连接成片。这就要求结晶的氧化剂相仍能较完整地被油膜包覆，以保持氧化剂相与油相的紧密而充分的接触，从而使粉状乳化炸药具有良好的爆炸性能和防水、防潮、抗结块性能。因此，在本发明的粉状乳化炸药的乳化基质中加入了有助于氧化剂相结晶且使生成的晶粒均匀细小的成粉剂。同时，成粉剂的加入使乳胶在冷却、固化、分散成粉时易于成粉，并使制得的粉状乳化炸药成品具有良好的流散性。成粉剂包括为铝粉、高岭土、二氧化硅、无定形炭粉和/或这些物质的混合物。

本发明的乳胶经旋转闪蒸成粉设备成粉后，可以直接用作炸药，此时粉状乳化炸药中辅助燃料的重量比为零;也可以掺合辅助燃料后再使用。本发明可用的辅助燃料包括煤粉、木粉、铝粉、硫磺粉、TNT、RDX和/或这些物质的混合物，其用量应根据氧平衡原则和性能的要求而定。

本发明的粉状乳化炸药制备方法的基本原理是：将氧化剂相经乳化技术被乳化分散在油相中，形成分散相为微米级的乳化基质，使氧化剂与燃料充分接触，提高爆炸性能和爆轰感度，然后加入成粉剂并混拌均匀形成乳胶。乳胶被送至旋转闪蒸成粉塔内，空气从塔底部以切线方向进入成粉塔并以高速旋转气流由塔底向上流动，与乳胶充分接触，使乳胶快速冷却并处于稳定的平衡流化状态。在塔内搅拌器的机械冲击和旋转气流动能的共同作用下，乳胶被分散，形成不规则的乳胶颗粒。较大的未固化的颗粒向塔壁运动，由于具有较大的沉降速度而落到成粉塔下部重复上一过程。随着乳胶的被分散，乳胶块表面已经固化的颗粒移向成粉塔气体旋转轴心线，与气流一起被排放到旋风分离器中，从而达到成粉的目的。采用旋转闪蒸成粉设备制得的粉状乳化炸药，平均粒度为35μm，粒度分布均匀。

与现有技术相比，本发明的粉状乳化炸药流散性好，不仅具有一般工业硝铵炸药状态好的特征，而且爆炸性能良好，抗水、防潮、抗结块能力强，可以装成各种尺寸的药卷使用，也可以压装成药柱使用，还可以散装使用。本发明的粉状乳化炸药的制备工艺简单，所用设备小，能量消耗低，生产效率高。旋转闪蒸成粉设备与相同体积的喷雾成粉设备相比，产量提高六倍，能量消耗仅三分之一。制得的粉状乳化炸药产品不但粒度小，分布均匀，而且粒度可以调节。

本发明的具体实施方案由附图和实施例给出。

图1为粉状乳化炸药制备工艺流程示意图，图中各标号含义为：1-油相罐，2-氧化剂相罐，3-乳化器，4-成粉剂混拌罐，5-旋转闪蒸成粉塔，6-Ⅰ级旋风分离器，7-Ⅱ级旋风分离器，8-辅助燃料掺合机，9-粉状乳化炸药，10-含有辅助燃料的粉状乳化炸药。

实施例的配方见表1，其具体操作步骤大体相同，即第一步将由有机油相材料与乳化剂组成的混合物在油相罐1中加热升温至130℃形成油相;第二步将由硝酸铵、辅助氧化剂、尿素、有机添加剂和水组成的混合物在氧化剂相罐2中加热升温至150℃形成氧化剂相;第三步将氧化剂相和油相按配比泵入到乳化器3中乳化形成油包水型乳化基质;第四步将乳化基质泵入到成粉剂混拌罐4中均匀混拌成乳胶;第五步将乳胶泵送至旋转闪蒸成粉塔5内成粉，并经Ⅰ级旋风分离器6和Ⅱ级旋风分离器7分离得到粉状乳化炸药9。当需要加入辅助燃料时，则包括第六步，即向第五步得到的粉状乳化炸药中掺合辅助燃料，从而制得含辅助燃料的粉状乳化炸药10。旋转闪蒸成粉设备所用的空气气流温度为26℃，相对湿度为44%，气流流速5米/秒，搅拌浆转速400转/分。

本发明的粉状乳化炸药的爆速为3000～4000米/秒，殉爆5～8厘米，猛度大于12毫米。

表1

实施例(重量%)

组份    1    2    3    4

氧化剂相

硝酸铵    83.0    80.0    76.0    78.0

辅助氧化剂

硝酸钠    3.0    2.0    4.0    5.0

硝酸钾    2.5    3.6    4.4    6.6

氯酸钠    4.0

尿素    2.0    2.0    2.0    2.0

有机添加剂

十二烷基苯磺酸钠    0.05    0.05    0.1

十八烷胺    0.1

水    3.0    2.0    1.0

油相

有机油相材料

地蜡    0.6    0.9    0.9    1.2

复合蜡    2.15    2.55    2.30    2.20

硬脂酸    0.2    0.1    0.2    0.1

乳化剂

双-丁二酰亚胺    2.0    2.3    2.5    2.3

成粉剂

铝粉    0.5    1.0

无定形炭粉    1.5    1.0    0.6    1.5

辅助燃料

木粉    3.0

硫磺粉    2.0

Claims (16)

1、一种含油相和氧化剂相的油包水型粉状乳化炸药，该粉状乳化炸药的组成(重量%)为：硝酸铵75～85，辅助氧化剂5～15，尿素1～4，有机添加剂0.02～1.0，水0～4，有机油相材料2～7，乳化剂1.5～5，成粉剂1.5～4，辅助燃料0～4；其中硝酸铵、辅助氧化剂、尿素、有机添加剂和水组成了粉状乳化炸药的氧化剂相，有机油相材料和乳化剂组成了粉状乳化炸药的油相。

2、根据权利要求1所述的粉状乳化炸药，其特征在于该炸药的氧化剂相中包含了辅助氧化剂。

3、根据权利要求2所述的粉状乳化炸药，其特征在于所述的辅助氧化剂为硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙、硝酸镁、一元胺或多元胺的硝酸盐、氯酸钠、高氯酸钠、氯酸钾、高氯酸钾和/或这些化合物的混合物。

4、根据权利要求1所述的粉状乳化炸药，其特征在于该炸药的氧化剂相中包含了有助于乳化的尿素。

5、根据权利要求1所述的粉状乳化炸药，其特征在于该炸药的氧化剂相中包含了改变硝酸铵晶型结构的有机添加剂。

6、根据权利要求5所述的粉状乳化炸药，其特征在于所述的有机添加剂为甲基萘磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠和/或这些化合物的混合物。

7、根据权利要求5所述的粉状乳化炸药，其特征在于所述的有机添加剂为十八烷胺、十八烷胺盐和/或它们的混合物。

8、根据权利要求1所述的粉状乳化炸药，其特征在于该炸药的氧化剂相中可以不包含水，也就是水的重量比为零。

9、根据权利要求1所述的粉状乳化炸药，其特征在于有机油相材料是预先配制的，其组成（重量%）为：地蜡16～35，复合蜡60～82，硬脂酸1～8;其中地蜡的熔点不得低于68℃。

10、根据权利要求1所述的粉状乳化炸药，其特征在于该炸药油相中的乳化剂为丁二酰亚胺系列乳化剂，如单-丁二酰亚胺、双-丁二酰亚胺和/或它们的混合物。

11、根据权利要求1所述的粉状乳化炸药，其特征在于所述成粉剂为铝粉、高岭土、二氧化硅、无定形炭粉和/或这些物质的混合物。

12、根据权利要求1中所述的粉状乳化炸药，其特征在于所述辅助燃料为煤粉、木粉、铝粉、硫磺粉、TNT、RDX和/或这些物质的混合物。

13、根据权利要求1所述的粉状乳化炸药，其特征在于该炸药中可以不包含辅助燃料，也就是辅助燃料的重量比为零。

14、一种如权利要求1所述的粉状乳化炸药的制备方法，该方法包括如下步骤：

第一步，将有机油相材料与乳化剂的混合物加热升温至110～140℃形成粉状乳化炸药的油相;

第二步，将由硝酸铵、辅助氧化剂、尿素、有机添加剂和水组成的混合物加热升温至120～150℃形成粉状乳化炸药的氧化剂相;

第三步，将第二步得到的氧化剂相加入到第一步得到的搅拌着的油相中，乳化形成油包水型乳化基质;

第四步，向第三步得到的乳化基质中加入成粉剂并混拌均匀制得乳胶;

第五步，将第四步得到的乳胶送至旋转闪蒸成粉设备内成粉，从而制得粉状乳化炸药。

15、根据权利要求14所述的粉状乳化炸药的制备方法，其特征在于该方法可以包括第六步，即向第五步得到的粉状乳化炸药中掺合辅助燃料，从而制得含辅助燃料的粉状乳化炸药;

16、根据权利要求14所述的乳化粉状炸药的制备方法，其特征在于第二步中所述的氧化剂相可以不含水。

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