CN110655433A - 一种高性能混装乳化炸药及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高性能混装乳化炸药，该炸药按质量分数级包括以下组分：氧化剂：60‑70份，油相：5‑7份，水：10‑15份，铝粉：5‑7份，乳化剂：1‑3份，敏化剂：0.5‑1.2份，敏化促进剂：0.02‑0.05份，消焰剂：1‑2份，其中：氧化剂按重量百分比计包括以下组分：硝酸铁：35‑45%，硝酸钠：15‑18%，硝酸锌：5‑7%，硝酸钙：7‑9%，余量为硝酸铵，以上各组分之和为100%；油相按质量份数计包括：机油：3‑5份，柴油：1‑3份，石油磺酸钙：0.5‑1份，微晶蜡：1‑3份，植物沥青：0.7‑1.0份，基础油：1‑2份；本发明还设计一种高性能混装乳化炸药的制备方法，该制备方法简单易行，制备出的乳化炸药稳定性好，成本低廉。

Description

一种高性能混装乳化炸药及制备方法
技术领域
本发明涉及一种炸药，具体涉及一种高性能混装乳化炸药及制备方法。
背景技术
乳化炸药是借助乳化剂的作用，使氧化剂盐类水溶液的微滴，均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，形成一种油包水型的乳胶状炸药，是20世纪70年代发展起来的新型工业炸药，混装乳化炸药是乳化炸药的一种；
混装乳化炸药由于成本低、安全、高效，已在众多大型矿山推广适应，针对不同的装药环境，相继推出了应用于露天和井下矿山爆破现场的散装炸药混装车及装药器。但现场混装乳化炸药乳胶基质黏度小、储存期短，且敏化后炸药无雷管感度，与包装炸药相比不具有性能优势，多用于露天矿山和采石场，且多为现用现制方式，生产效率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种高性能混装乳化炸药及制备方法，该制备方法简单易行，制备出的乳化炸药稳定性好，抗水性好，爆轰性好，成本低廉。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种高性能混装乳化炸药，该炸药按质量分数级包括以下组分：
氧化剂：60-70份，油相：5-7份，水：10-15份，铝粉：5-7份，乳化剂：1-3份，敏化剂：0.5-1.2份，敏化促进剂：0.02-0.05份，消焰剂：1-2份，其中：
氧化剂按重量百分比计包括以下组分：硝酸铁：35-45%，硝酸钠：15-18%，硝酸锌：5-7%，硝酸钙：7-9%，余量为硝酸铵，以上各组分之和为100%；
油相按质量份数计包括：机油：3-5份，柴油：1-3份，石油磺酸钙：0.5-1份，微晶蜡：1-3份，植物沥青：0.7-1.0份，基础油：1-2份。
技术效果，选择了以复合油相，该油相热值高，粘度适中，具有合适的滴点和油含量，与乳化剂有良好的匹配性，添加微晶蜡，使制得的乳化炸药形态较硬，易于吸溜气体，有利于提高炸药的爆轰感度和产品储存期。
本发明进一步限定的技术方案为：
前述高性能混装乳化炸药中，消焰剂为氯化钾和氟化铝钠的混合物，按质量比计氯化钾：氟化铝钠=1:2。
技术效果，本发明中添加了消焰剂，消焰剂能够在乳化炸药爆炸时降低其爆温和爆热，缩短爆炸火焰的长度和保持时间，从而保证其可燃气安全度且消焰剂由氯化钾、氟化铝钠配而成降低成本消焰效果更好；同时，本发明中的消焰剂加入，既能满足物理敏化产品又能适应化学敏化产品要求，产品质量稳定，操作方便，消焰剂用量又少，在爆炸过程消焰剂中的无机盐形成微小晶粒，具有较大的比表面积，分散均匀，消焰效果好，同时还能降低有毒有害气体的扩散。
前述高性能混装乳化炸药中，乳化剂是等比例混合的Span80及 EPE-1。
技术效果，Span80 是一类有亲水基团和疏水基团的表面活性剂，吸附在油水界面的亲水基与水相形成弱的水合作用。由于油相中过量乳化剂的存在，界面上的乳化剂与油相内的乳化剂分子频繁互换位置，保持动态平衡，使外界水及内相无机电解质进入油膜;由于内外相存在化学梯度，使外界水以一定的量不断进入油膜，无机电解质扩散进入外界，引起油膜溶胀、硝酸铵溶失，当乳化剂中只含有 Span80 时，溶失值较高，抗水性较差，乳化剂中 EPE-1 比例越大，溶失值越小，抗水性逐步增强，说明乳化剂中增大EPE-1 的含量能有效地减小溶失值，增加抗水性，因此严格控制比例；同时，溶失值随着时间的延长而增加，即随着放置时间的增加，抗水性减弱。在添加基础油后，溶失值均有一定程度的减小，说明添加基础油能够有效增加乳胶基质抗水性。
高分子乳化剂 EPE-1 分子结构没有亲水基和亲油基之分，其分子两端是亲油的长链链段，由于没有亲水基，对水溶液不具有吸附作用，也就不存在渗透。因此，添加 EPE-1改变了油膜结构，这也就是添加量越多，其抗水性越好的原因。在加 EPE-1 的基础上，添加烃链更长的基础油，能与柴油很好地复合，既可进一步增强油膜强度，提高油膜阻隔能力，减少界面渗透; 同时又可提高胶体的黏度，提高固泡能力；添加基础油能明显减小溶胀厚度;同时，放置时间越长，其溶胀厚度越大。
前述高性能混装乳化炸药中，敏化促进剂为稀硫酸。
前述高性能混装乳化炸药中，敏化剂按质量份数计包括：尿素：7-9份，亚硝酸钠：1-3份，聚乙烯醇：3-4份，膨胀珍珠岩：20-25份，水：35-40份。
前述高性能混装乳化炸药中，铝粉采用等比例混合的粒径为35微米的球形和片状铝粉。
技术效果，在高温高压的爆轰瞬间吸收一定的能量，在一定程度上使乳化炸药爆轰性能下降，使其在工程实际使用中受到了一定的限制，本发明乳化炸药中添加高能燃料铝来提高了乳化炸药爆炸性能，严格限定铝粉的量，含铝乳化炸药的放热量明显增加，表明铝粉对含铝乳化炸药的热分解有促进作用。含大粒径35微米铝粉乳化炸药的活化能要高于含小粒径铝粉的乳化炸药；铝粉形状对乳化炸药的活化能影响不明显。
本发明还设计一种高性能混装乳化炸药的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将氧化剂、消焰剂、水投入到溶解罐中，搅拌均匀，加热至80-83℃，保温10-13，min，然后过滤待用；
（2）将油相、乳化剂投入到溶解罐中，加热搅拌均匀，加热至100-110℃，保温10-11min，过滤待用；
（3）将步骤（2）的物料送入乳化器，开启乳化器，然后将步骤（1）制备的物料加入乳化器中，搅拌混合得到乳胶基质；
（4）将敏化剂及敏化促进剂混合，并将温度保持在20-22℃；
（5）将乳胶基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶基质、敏化剂及铝粉进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药。
本发明的有益效果是：
本发明使用基质、实现现场敏化和装填，不仅炸药生产运输成本大幅度降低、经济效益显著，而且由于基质感度低，其生产、运输、储存和使用的本质安全性将大幅度提高。
本发明中采用的油相原料来源广，成本低廉，油相中采用了石油磺酸钙，石油磺酸钙能改善乳化炸药中蜡的分散性、减低硝酸铵的晶变倾象，因而本发明的油相大大改善了乳化炸药贮存性能，制得的乳化炸药贮存期即使达到六个月，爆炸性能仍很稳定，可满足成品乳化炸药生产要求；油相中的组分如植物沥青绿色环保，在爆炸后产生的有害气体少，具有环保功效。
选择了以复合油相材料，热值高，粘度适中，具有合适的滴点和油含量，与乳化剂有良好的匹配性，另添加少量晶粒较细、熔点较高的微晶蜡，使制得的乳化炸药形态较硬，易于吸溜气体，有利于提高炸药的爆轰感度和产品储存期。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种高性能混装乳化炸药，该炸药按质量分数级包括以下组分：
氧化剂：60份，油相：5份，水：10份，铝粉：5份，乳化剂：1份，敏化剂：0.5份，敏化促进剂：0.02份，消焰剂：1份，其中：
氧化剂按重量百分比计包括以下组分：硝酸铁：35%，硝酸钠：15%，硝酸锌：5%，硝酸钙：7%，余量为硝酸铵，以上各组分之和为100%；
油相按质量份数计包括：机油：3份，柴油：1份，石油磺酸钙：0.5份，微晶蜡：1份，植物沥青：0.7份，基础油：1份。
在本实施例中，消焰剂为氯化钾和氟化铝钠的混合物，按质量比计氯化钾：氟化铝钠=1:2。
在本实施例中，乳化剂是等比例混合的Span80及 EPE-1。
在本实施例中，敏化促进剂为稀硫酸。
在本实施例中，敏化剂按质量份数计包括：尿素：7份，亚硝酸钠：1份，聚乙烯醇：3份，膨胀珍珠岩：20份，水：35份。
在本实施例中，铝粉采用等比例混合的粒径为35微米的球形和片状铝粉。
上述高性能混装乳化炸药的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将氧化剂、消焰剂、水投入到溶解罐中，搅拌均匀，加热至80℃，保温10min，然后过滤待用；
（2）将油相、乳化剂投入到溶解罐中，加热搅拌均匀，加热至100℃，保温10min，过滤待用；
（3）将步骤（2）的物料送入乳化器，开启乳化器，然后将步骤（1）制备的物料加入乳化器中，搅拌混合得到乳胶基质；
（4）将敏化剂及敏化促进剂混合，并将温度保持在20℃；
（5）将乳胶基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶基质、敏化剂及铝粉进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药。
实施例2
本实施例提供一种高性能混装乳化炸药，该炸药按质量分数级包括以下组分：
氧化剂：70份，油相：7份，水：15份，铝粉：7份，乳化剂：3份，敏化剂：1.2份，敏化促进剂：0.05份，消焰剂：2份，其中：
氧化剂按重量百分比计包括以下组分：硝酸铁：45%，硝酸钠：18%，硝酸锌：7%，硝酸钙：9%，余量为硝酸铵，以上各组分之和为100%；
油相按质量份数计包括：机油：5份，柴油：3份，石油磺酸钙：1份，微晶蜡：3份，植物沥青：1.0份，基础油：2份。
在本实施例中，消焰剂为氯化钾和氟化铝钠的混合物，按质量比计氯化钾：氟化铝钠=1:2。
在本实施例中，乳化剂是等比例混合的Span80及 EPE-1。
在本实施例中，敏化促进剂为稀硫酸。
在本实施例中，敏化剂按质量份数计包括：尿素：9份，亚硝酸钠：3份，聚乙烯醇：4份，膨胀珍珠岩：25份，水：40份。
在本实施例中，铝粉采用等比例混合的粒径为35微米的球形和片状铝粉。
上述高性能混装乳化炸药的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将氧化剂、消焰剂、水投入到溶解罐中，搅拌均匀，加热至83℃，保温13，min，然后过滤待用；
（2）将油相、乳化剂投入到溶解罐中，加热搅拌均匀，加热至110℃，保温11min，过滤待用；
（3）将步骤（2）的物料送入乳化器，开启乳化器，然后将步骤（1）制备的物料加入乳化器中，搅拌混合得到乳胶基质；
（4）将敏化剂及敏化促进剂混合，并将温度保持在22℃；
（5）将乳胶基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶基质、敏化剂及铝粉进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药。
实施例3
本实施例提供一种高性能混装乳化炸药，该炸药按质量分数级包括以下组分：
氧化剂：65份，油相：6份，水：12份，铝粉：6份，乳化剂：2份，敏化剂：0.9份，敏化促进剂：0.03份，消焰剂：1份，其中：
氧化剂按重量百分比计包括以下组分：硝酸铁：40%，硝酸钠：17%，硝酸锌：6%，硝酸钙：8%，余量为硝酸铵，以上各组分之和为100%；
油相按质量份数计包括：机油：4份，柴油：2份，石油磺酸钙：0.8份，微晶蜡：2份，植物沥青：0.9份，基础油：1份。
在本实施例中，消焰剂为氯化钾和氟化铝钠的混合物，按质量比计氯化钾：氟化铝钠=1:2。
在本实施例中，乳化剂是等比例混合的Span80及 EPE-1。
在本实施例中，敏化促进剂为稀硫酸。
在本实施例中，敏化剂按质量份数计包括：尿素：8份，亚硝酸钠：2份，聚乙烯醇：3份，膨胀珍珠岩：22份，水：38份。
在本实施例中，铝粉采用等比例混合的粒径为35微米的球形和片状铝粉。
上述高性能混装乳化炸药的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将氧化剂、消焰剂、水投入到溶解罐中，搅拌均匀，加热至82℃，保温11，min，然后过滤待用；
（2）将油相、乳化剂投入到溶解罐中，加热搅拌均匀，加热至105℃，保温10min，过滤待用；
（3）将步骤（2）的物料送入乳化器，开启乳化器，然后将步骤（1）制备的物料加入乳化器中，搅拌混合得到乳胶基质；
（4）将敏化剂及敏化促进剂混合，并将温度保持在21℃；
（5）将乳胶基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶基质、敏化剂及铝粉进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种高性能混装乳化炸药，其特征在于：该炸药按质量分数级包括以下组分：
氧化剂：60-70份，油相：5-7份，水：10-15份，铝粉：5-7份，乳化剂：1-3份，敏化剂：0.5-1.2份，敏化促进剂：0.02-0.05份，消焰剂：1-2份，其中：
所述的氧化剂按重量百分比计包括以下组分：硝酸铁：35-45%，硝酸钠：15-18%，硝酸锌：5-7%，硝酸钙：7-9%，余量为硝酸铵，以上各组分之和为100%；
所述的油相按质量份数计包括：机油：3-5份，柴油：1-3份，石油磺酸钙：0.5-1份，微晶蜡：1-3份，植物沥青：0.7-1.0份，基础油：1-2份。
2.根据权利要求1所述的高性能混装乳化炸药，其特征在于：所述消焰剂为氯化钾和氟化铝钠的混合物，按质量比计氯化钾：氟化铝钠=1:2。
3.根据权利要求1所述的高性能混装乳化炸药，其特征在于：所述乳化剂是等比例混合的Span80及 EPE-1。
4.根据权利要求1所述的高性能混装乳化炸药，其特征在于：所述的敏化促进剂为稀硫酸。
5.根据权利要求1所述的高性能混装乳化炸药，其特征在于：所述的敏化剂按质量份数计包括：尿素：7-9份，亚硝酸钠：1-3份，聚乙烯醇：3-4份，膨胀珍珠岩：20-25份，水：35-40份。
6.根据权利要求1所述的高性能混装乳化炸药，其特征在于：所述铝粉采用等比例混合的粒径为35微米的球形和片状铝粉。
7.根据权利要求1所述的高性能混装乳化炸药的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将氧化剂、消焰剂、水投入到溶解罐中，搅拌均匀，加热至80-83℃，保温10-13，min，然后过滤待用；
（2）将油相、乳化剂投入到溶解罐中，加热搅拌均匀，加热至100-110℃，保温10-11min，过滤待用；
（3）将步骤（2）的物料送入乳化器，开启乳化器，然后将步骤（1）制备的物料加入乳化器中，搅拌混合得到乳胶基质；
（4）将敏化剂及敏化促进剂混合，并将温度保持在20-22℃；
（5）将乳胶基质和敏化剂运输至现场，利用预混器将乳胶基质、敏化剂及铝粉进行预混后通过输药管输送至静态混合器进行装药。
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