CN110304980A - 一种混合乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合乳化炸药及其制备方法，所述的混合乳化炸药包括粉状乳化炸药和乳胶基质，所述的混合乳化炸药的组成成分按重量百分比计为：粉状乳化炸药为10～50％，乳胶基质为50～90％。制备方法包括以下步骤：将第一水相溶液和第一油相溶液按比例流量送入乳化机中，经过乳化机剪切力作用后形成油包水结构的乳胶基质；乳胶基质从乳化机出来后，输送至敏化机；将乳胶基质和粉状乳化炸药按比例加入到敏化机中，经过敏化机搅拌混合均匀后形成混合乳化炸药。成倍提高了炸药的威力，避免了珍珠岩的使用，从而减少炸药制造过程中的粉尘产生，保障了员工的身体健康，降低成本。

Description

一种混合乳化炸药及其制备方法

技术领域

本发明涉及乳化炸药技术领域，具体涉及一种混合乳化炸药及其制备方法。

背景技术

现有胶状乳化炸药和岩石粉状乳化炸药是我国两种主要的乳化炸药产品，它们组份中不含TNT等毒性物，具有优良爆炸性能，抗水性强，使用方便易装填炮孔等特点。胶状乳化炸药敏化有三种形式，即物理敏化、化学敏化和混合敏化，物理敏化工业上采用珍珠岩作为敏化物，珍珠岩颗粒中具有气泡，能够提高炸药感度，但其密度低，易弥散在空气中，随人呼吸进入人体，影响员工的健康安全。岩石粉状乳化炸药是乳胶基质通过喷雾干燥制成的。在这个过程中，随着水分的快速蒸发和温度的迅速下降，分散相中的硝酸铵结晶析出。由高熔点油相构成的连续相油膜迅速冷却，固化成型，并在表面活性剂的作用下均匀地将已结晶的水相包覆其中。同时水分蒸发和油膜的迅速冷却变硬，使固化的产品颗粒中形成很多微气泡。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种混合乳化炸药及其制备方法，成倍提高了炸药的威力，避免了珍珠岩的使用，从而减少炸药制造过程中的粉尘产生，保障了员工的身体健康，降低成本。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种混合乳化炸药，包括粉状乳化炸药和乳胶基质，所述的混合乳化炸药的组成成分按重量百分比计为：粉状乳化炸药为10～50％，乳胶基质为50～90％。

按照上述技术方案，所述的粉状乳化炸药包括硝酸铵、水和复合油相，所述的粉状乳化炸药的组成成分按重量百分比计为：硝酸铵为89～92％、水为3～5％、复合油相为5～6.5％。

按照上述技术方案，所述的乳胶基质包括硝酸铵、硝酸钠、水和复合油相，乳胶基质的组成成分按重量百分比计为：硝酸铵为72～75％，硝酸钠为7～10％，水为9～12％和复合油相为5～6.5％。

一种制备以上所述的混合乳化炸药的制备方法，包括以下步骤：

1)将第一水相溶液和第一油相溶液按比例流量送入乳化机中，经过乳化机剪切力作用后形成油包水结构的乳胶基质；

2)乳胶基质从乳化机出来后，由钢带输送降温至20～40℃；

3)将乳胶基质和粉状乳化炸药按比例加入到敏化机中，经过敏化机搅拌混合均匀后形成混合乳化炸药。

按照上述技术方案，所述的步骤3)中，乳胶基质与粉状炸药的混合比例为9:1～1:1。

按照上述技术方案，所述的步骤3)中，所述的粉状乳化炸药的制备过程，具体包括以下步骤：

a)将第二水相溶液和第二油相溶液通过乳化机乳化成乳胶基质；

b)将制得的乳胶基质送至制粉塔，在送入乳胶基质过程中加入高压空气；

c)在制粉塔内将乳胶基质制成粉状物料；

d)将粉状物料通过冷风除湿，并将粉状物料冷却制成成品炸药。

按照上述技术方案，所述步骤d)之后，还包括以下步骤：将成品炸药进行过筛，筛选出其中颗粒度在12～20目的炸药颗粒。

按照上述技术方案，所述步骤b)中，加入高压空气的温度控制在125～130℃，压力控制在0.45～0.60Mpa。

按照上述技术方案，所述步骤d)中，冷风温度控制在0～20℃，成品炸药出料温度小于等于45℃，成品炸药的堆积密度在0.55～0.68kg/L。

按照上述技术方案，所述的步骤d)中，粉状物料的冷风除湿是由冷风系统和热风系统完成的，形成双风系统工艺制粉，在冷风系统及热风系统中均设置有旋风分离机及旋风除尘机；

将粉状物料通过冷风除湿的具体过程包括以下步骤：粉状物料先经过热风系统制粉造粒除湿后，再通过旋风分离机将物料与热风分离，收集物料后再进入冷风系统，经冷风系统冷却制成半成品炸药，制成的半成品炸药经旋风分离机将物料与风分离后进入分样筛，其中，热风系统加风量为20500-21400m³/h，冷风系统加风量为19500-21500m³/h。

按照上述技术方案，在所述的步骤1)中，第一水相溶液的制备过程具体包括以下步骤：将水、硝酸钠和硝酸铵按比例加入溶化罐中，对溶化罐中混合液加热至100～105℃溶解形成水相溶液；

第一油相溶液的制备过程具体包括以下步骤：将复合油相加热至90～95℃熔化形成油相溶液。

按照上述技术方案，在所述的步骤a)中，第二水相溶液的制备过程具体包括以下步骤：在硝酸铵中加水溶解制成水相溶液，并将水相溶液加温至125～130℃备用；

第二油相溶液的制备过程具体包括以下步骤：将复合油相热熔化为油相溶液，并将油相溶液加温至115～125℃备用。

按照上述技术方案，所述的步骤2)中，从乳化机出来的乳胶基质温度为110～115℃，通过钢带对乳胶基质输送降温至25～35℃。

本发明具有以下有益效果：

本发明中通过粉状乳化炸药替代现有的敏化剂珍珠岩，与乳胶基质混合形成混合乳化炸药，利用粉状乳化炸药本身具有的多孔粒特性，使乳胶基质经过敏化后形成混合乳化炸药，混合乳化炸药的炮孔装药能量密度高于普通乳化炸药，混合乳化炸药中所有组份都参加爆炸反应，有效提高了混合乳化炸药爆炸能量，避免了珍珠岩的使用，从而减少炸药制造过程中的粉尘产生，保障了员工的身体健康，降低成本，混合乳化炸药组份中含有乳化炸药和粉状乳化炸药，乳化炸药包裹粉状乳炸药，能够使用于有水炮孔和深水区爆破，特别是高硬度岩石的爆破，能够取得更好的爆破效果。

附图说明

图1是本发明实施例中混合乳化炸药制备方法的工艺流程示意图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1所示，本发明提供的一个实施例中的混合乳化炸药，包括相互混合的岩石粉状乳化炸药和乳胶基质，所述的混合乳化炸药的组成成分按重量百分比计为：岩石粉状乳化炸药为10～50％，乳胶基质为50～90％。

进一步地，所述的岩石粉状乳化炸药包括相互混合的硝酸铵、水和复合油相，所述的岩石粉状乳化炸药的组成成分按重量百分比计为：硝酸铵为89～92％、水为3～5％、复合油相为5～6.5％。

进一步地，所述的乳胶基质包括相互混合的硝酸铵、硝酸钠、水和复合油相，乳胶基质的组成成分按重量百分比计为：硝酸铵为72～75％，硝酸钠为7～10％，水为9～12％和复合油相为5～6.5％。

一种制备以上所述的混合乳化炸药的制备方法，包括以下步骤：

1)将第一水相溶液和第一油相溶液按比例流量送入乳化机中，经过乳化机剪切力作用后形成油包水结构的乳胶基质；

2)乳胶基质从乳化机出来后，由钢带输送降温至20～40℃；

3)将乳胶基质和粉状乳化炸药按比例加入到敏化机中，经过敏化机搅拌混合均匀后形成混合乳化炸药。

进一步地，所述的步骤3)中，乳胶基质与粉状炸药的混合比例为9:1～1:1。

进一步地，所述的步骤3)中，所述的粉状乳化炸药的制备过程，具体包括以下步骤：

a)将第二水相溶液和第二油相溶液通过乳化机乳化成乳胶基质；

b)将制得的乳胶基质送至制粉塔，在送入乳胶基质过程中加入高压空气；

c)在制粉塔内将乳胶基质制成粉状物料；

d)将粉状物料通过冷风除湿，并将粉状物料冷却制成成品炸药。

进一步地，所述步骤d)之后，还包括以下步骤：将成品炸药进行过筛，筛选出其中颗粒度在12～20目的炸药颗粒；从具体实施例一和二中可知，粉状乳化炸药颗粒在12～20目的情况下与乳胶基质混合后，才能利用粉状乳化炸药本身具有的多孔粒特性，与乳胶基质混合形成敏化作用，当粉状乳化炸药颗粒过小与乳胶基质混合时，粉状乳化炸药的颗粒度会进一步破碎融化减小，粉状乳化炸药过小的颗粒度不能有效多孔粒特性起到很好的敏化作用，而当粉状乳化炸药颗粒过大与乳胶基质混合时，粉状乳化炸药的颗粒度也不能有效形成多孔粒特性与乳胶基质混合，很好的形成敏化作用。

进一步地，所述步骤b)中，加入高压空气的温度控制在125～130℃，压力控制在0.45～0.60Mpa。

进一步地，所述步骤d)中，冷风温度控制在0～20℃，成品炸药出料温度小于等于45℃，成品炸药的堆积密度在0.55～0.68kg/L。

进一步地，所述的步骤d)中，粉状物料的冷风除湿是由冷风系统和热风系统完成的，形成双风系统工艺制粉，在冷风系统及热风系统中均设置有旋风分离机及旋风除尘机；

将粉状物料通过冷风除湿的具体过程包括以下步骤：粉状物料先经过热风系统制粉造粒除湿后，再通过旋风分离机将物料与热风分离，收集物料后再进入冷风系统，经冷风系统冷却制成半成品炸药，制成的半成品炸药经旋风分离机将物料与风分离后进入分样筛，其中，热风系统加风量为20500-21400m³/h，冷风系统加风量为19500-21500m³/h。

进一步地，在所述的步骤1)中，第一水相溶液的制备过程具体包括以下步骤：将水、硝酸钠和硝酸铵按比例加入溶化罐中，对溶化罐中混合液加热至100～105℃溶解形成水相溶液；

第一油相溶液的制备过程具体包括以下步骤：将复合油相加热至90～95℃熔化形成油相溶液。

进一步地，所述的步骤1)中，第一水相溶液和第一油相溶液送入乳化机的比例为19:1～14:1。

进一步地，在所述的步骤a)中，第二水相溶液的制备过程具体包括以下步骤：在硝酸铵中加水溶解制成水相溶液，并将水相溶液加温至125～130℃备用；

第二油相溶液的制备过程具体包括以下步骤：将复合油相热熔化为油相溶液，并将油相溶液加温至115～125℃备用。

进一步地，所述的步骤a)中，第二水相溶液和第二油相溶液加入乳化机的比例为19:1～14:1。

进一步地，所述的步骤2)中，从乳化机出来的乳胶基质温度为110～115℃，通过钢带对乳胶基质输送降温至25～35℃。

本发明的目的在于针对现有的胶状乳化炸药采用珍珠岩对人们的身体健康安全有害的问题，提供一种混合乳化炸药及制备方法，该炸药即避免了胶状乳化炸药敏化物质珍珠岩的使用，保障了员工的身体健康，又提高了炸药的威力。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案是：一种混合乳化炸药，该炸药由以下组分制备而成：粉状乳化炸药10～50％，乳胶基质50～90％；所述粉状乳化炸药由以下组分制成：硝酸铵89～92％、水3～5％、复合油相5～6.5％；所述的乳胶基质由以下组分制成：硝酸铵72～75、硝酸钠7～10％、水9～12％、复合油相5～6.5％。

本发明提供的一个具体实施例一中，所述粉状乳化炸药组分为硝酸铵91％、水3.5％、复合油相5.5％；所述复合油相的组分为复合蜡70％，分散剂23％，松香7％，粉状乳化炸药的堆积密度0.66KG/L；粉状乳化炸药的粒度，12目以上占比7.5％，12-20目占比4.52％，20-40目占比5.62％，40-60目占比11.78％，60目以下占比70.58％。

所述粉状乳化炸药中的各种粒度分别与乳胶基质按质量进行配比搅拌，粉状乳化炸药占比30％，乳胶基质占比70％进行混合搅拌，搅拌温度为20℃，得出6个试样，分别进行了5次雷管起爆试验，结果如下：12目以上搅拌爆炸率40％，12-20目爆炸率80％，20-40目爆炸率60％，40-60目爆炸率20％，60目以上爆炸率0％，由此可以得出颗粒度为12-20目之间具有较高的敏化能力。

所述炸药搅拌后的炸药颗粒出现不同程度的变小，原因在于该配方所生产的炸药颗粒硬度不够，才会出现这种颗粒变碎的现象，现决定采用增加油相材料配比的方式来提高炸药颗粒的颗粒稳定度，避免在搅拌过程中被剪切力切碎。

本发明提供的一个具体实施例二中，提供了2个试样，

1号试样的配方为所述粉状乳化炸药组分为硝酸铵90.5％、水3.5％、复合油相6.0％；所述复合油相的组分为复合蜡70％，分散剂23％，松香7％，该粉状乳化炸药的堆积密度0.62kg/L。

2号试样配方为所述粉状乳化炸药组分为硝酸铵90％、水3.5％、复合油相6.5％；所述复合油相的组分为复合蜡70％，分散剂23％，松香7％。该粉状乳化炸药的堆积密度0.59kg/L。

经过搅拌实验，2号试样的硬度较1号试样大一些。由于乳化炸药氧平衡的问题，油相材料占比最高仅可以调节到6.5％，因此采用的粉状乳化炸药配方为硝酸铵90％、水3.5％、复合油相6.5％；所述复合油相的组分为复合蜡70％，分散剂23％，松香7％，其堆积密度0.59kg/L，筛选出该炸药中的12～20目的炸药颗粒备用，密度为0.56kg/L。

所述乳胶基质的配方为：硝酸铵73.5％，硝酸钠10％，水10％，复合油相6.5％经过高温乳化形成的乳胶基质，密度为1.38kg/L。

将2号试样的岩石粉状乳化炸药筛出的12～20目的炸药颗粒和上述配方制成的乳胶基质，分别按a样品粉状乳化炸药：乳胶基质＝20：80，b样品粉状乳化炸药：乳胶基质＝25：75，c样品粉状乳化炸药：乳胶基质＝30:70，d样品粉状乳化炸药：乳胶基质＝35:75，e样品粉状乳化炸药：乳胶基质＝40：60五种配比方案进行配制混合乳化炸药，对每个样品都进行了四个爆炸试验，其中包含2个爆速试验，2个猛度试验，根据实验结果得出爆炸率＝四次试验炸药爆炸次数/4。并且测量了炸药的密度，具体的的性能测试数据如下表

样品	爆炸率	平均爆速	平均猛度	炸药密度	备注
						样品a	25％	4854	0	1.29	仅一个爆速测试成功
样品b	75％	5128	18.82	1.25	一个猛度未爆炸
						样品c	100％	5348	19.06	1.19
样品d	100％	5525	2034	1.16
						样品e	100％	5555	20.36	1.14	部分药粉掉落

混合乳化炸药的制作方法为先制作出粉状岩石乳化炸药，对粉状岩石乳化炸药进行过筛，筛选出12～20目颗粒度的炸药备用，再制作乳胶基质，然后把乳胶基质和筛选过的12～20目颗粒度的炸药一起加入敏化机中进行搅拌，搅拌均匀后就制作完成。

其中普通岩石粉状乳化炸药备料为：硝酸铵89～92％、水3～5％、复合油相5～6.5％；然后按照以下步骤制备筛选后的12～20目的颗粒度的粉状炸药：

步骤一，制备水相溶液及油相溶液：首先，备好制备普通岩石粉状乳化炸药的原料：硝酸铵89～92％、水3～5％、复合油相5～6％；然后制备水相溶液：按备料比例在硝酸铵中加水溶解制成水相溶液，水相溶液温度达到125～130℃备用；再制备油相溶液：将5～6％的复合油相热熔化为油相溶液，油相溶液温度达到115～125℃备用；

步骤二：乳化工序：将步骤一制备好的水相溶液及油相溶液通过乳化机乳化成乳胶基质，乳胶基质温度控制在125～130℃；

步骤三：制粉工序：将步骤二制得的乳胶基质泵送到制粉塔，在泵送过程中加入高压空气，加入高压空气的温度控制在125～130℃，压力控制在0.45～0.60Mpa；在制粉塔内制粉干燥制成粉状物料；粉状物料通过冷风除湿冷却制成成品炸药，冷风温度控制在0～20℃，成品出料温度小于等于45℃，堆积密度在0.55～0.68kg/L；

步骤四、筛药装药工序：将步骤三的成品进行过筛，筛选出其中颗粒度在12～20目的炸药颗粒，装袋备用。

基于上述技术方案，所述步骤三制粉工序中：采用双风系统工艺制粉，制粉工序中设置有冷风系统及热风系统，在冷风系统及热风系统中分别设置有旋风分离及旋风除尘，粉状物料经过热风系统制粉造粒除湿后先通过旋风分离将物料与热风分离收集物料后再进入冷风系统，经冷风系统冷却制成半成品炸药，制成的半成品炸药经旋风分离将物料与风分离后进入分样筛，其中，热风系统加风量为20500-21400m³/h，冷风系统加风量为19500-21500m³/h。

基于上述技术方案，混合乳化炸药是由以下步骤制作而成的。

步骤1)、制备水相溶液及油相溶液：首先，备好制备乳胶基质的原料：硝酸铵72～75％、水9～12％、硝酸钠7～10％，复合油相5～6.5％；然后制备水相溶液：按备料比例在溶化罐中加入水，然后加入硝酸钠和硝酸铵加热溶解制成水相溶液，水相溶液温度达到100～105℃备用；再制备油相溶液：将采购的复合油相加热熔化为油相溶液，油相溶液温度达到90～95℃备用；

步骤2)、乳化工序。基于上述制备的水油相材料，设定好水油相泵的流量，使流量按照水相：油相＝93.5：6.5的比例流入乳化机中，经过乳化机剪切力作用后形成油包水结构的乳胶基质，基质温度为110～115℃。

步骤3)、基于上述乳胶基质，经过钢带凉药后，温度达到30℃，同时将乳胶基质和上述筛出的12～20目的粉状炸药按比例加入到敏化机中，经过敏化机搅拌混合均匀后形成混合乳化炸药。

项目	水相温度	油相温度	基质温度	敏化温度	出药温度
						参数	100～105℃	90～95℃	105～110℃	35～40℃	33～37℃

本发明为混合乳化炸药，重点是解决胶状乳化炸药珍珠岩粉尘问题和提高炸药威力，产品密度选取在1.13～1.17g/cm³，装药密度选取在1.15～1.20g/cm³才能满足使用需求。同时产品爆速≥5.4×10³m/s，猛度≥20.0mm,殉爆距离8～15cm即能满足普通岩石爆破的技术要求。

综上所述，本发明混合乳化炸药主要用于露天岩石爆破，混合乳化炸药的炮孔装药能量密度高于普通乳化炸药。由于采用粉状乳化炸药代替珍珠岩作为敏化剂，混合乳化炸药中所有组份都参加爆炸反应，有效提高了混合乳化炸药爆炸能量。

粉状乳化炸药含水量少，猛度与作功能力都高于乳化炸药，但粉状乳化炸药抗水性能低于乳化炸药，单一使用粉状乳化炸药，不能长时间浸泡于有水炮孔，也不能用于深水区爆破。

普通乳化炸药于采用珍珠岩等作为敏化剂，敏化剂不参加爆炸反应，同时于含水量高，殉爆距离、猛度、作功能力等指标都受到限制。

混合乳化炸药组份中含有乳化炸药和粉状乳化炸药，乳化炸药包裹粉状乳炸药，能够使用于有水炮孔和深水区爆破，特别是高硬度岩石的爆破，能够取得更好的爆破效果。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种混合乳化炸药，其特征在于，包括粉状乳化炸药和乳胶基质，所述的混合乳化炸药的组成成分按重量百分比计为：粉状乳化炸药为10～50％，乳胶基质为50～90％。

2.根据权利要求1所述的混合乳化炸药的制备方法，其特征在于，所述的粉状乳化炸药包括硝酸铵、水和复合油相，所述的粉状乳化炸药的组成成分按重量百分比计为：硝酸铵为89～92％、水为3～5％、复合油相为5～6.5％。

3.根据权利要求1所述的混合乳化炸药的制备方法，其特征在于，所述的乳胶基质包括硝酸铵、硝酸钠、水和复合油相，乳胶基质的组成成分按重量百分比计为：硝酸铵为72～75％，硝酸钠为7～10％，水为9～12％和复合油相为5～6.5％。

4.一种制备权利要求1所述的混合乳化炸药的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将第一水相溶液和第一油相溶液按比例流量送入乳化机中，经过乳化机剪切力作用后形成油包水结构的乳胶基质；

2)乳胶基质从乳化机出来后，输送至敏化机；

3)将乳胶基质和粉状乳化炸药按比例加入到敏化机中，经过敏化机搅拌混合均匀后形成混合乳化炸药。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)中，乳胶基质与粉状炸药的混合比例为9:1～1:1。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤3)中，所述的粉状乳化炸药的制备过程，具体包括以下步骤：

a)将第二水相溶液和第二油相溶液通过乳化机乳化成乳胶基质；

b)将制得的乳胶基质送至制粉塔，在送入乳胶基质过程中加入高压空气；

c)在制粉塔内将乳胶基质制成粉状物料；

d)将粉状物料通过冷风除湿，并将粉状物料冷却制成成品炸药。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d)之后，还包括以下步骤：将成品炸药进行过筛，筛选出其中颗粒度在12～20目的炸药颗粒。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤b)中，加入高压空气的温度控制在125～130℃，压力控制在0.45～0.60Mpa。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤d)中，冷风温度控制在0～20℃，成品炸药出料温度小于等于45℃，成品炸药的堆积密度在0.55～0.68kg/L。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤2)中，从乳化机出来的乳胶基质温度为110～115℃，通过钢带对乳胶基质输送降温至25～35℃。