CN111747804B - 一种乳化炸药及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明属于炸药技术领域，具体涉及一种乳化炸药及其生产工艺。本发明提供的乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：硝酸铵68‑72％，硝酸钠6‑8％，油相材料5‑8％，功能助剂0.1‑0.3％，乳化剂2.2‑2.5％，催化剂0.1‑0.3％，发泡剂0.2‑0.4％，水8.5‑18.4％。本发明提供的乳化炸药具有适宜的药卷密度，具有优异的爆轰性能，爆炸后有毒气体含量低，各项指标均优于国家标准的要求；机械感度和热感度低，能够保障乳化炸药在生产应用中的安全可靠性，具有良好的长期储存稳定性，且生产过程中无污染，安全、环保。
Description
技术领域
本发明属于炸药技术领域，具体涉及一种乳化炸药及其生产工艺。
背景技术
炸药蕴含了巨大的能量，一旦受到一定量的外界刺激就会发生非常剧烈的氧化还原反应，气体产物在高温高压的环境中迅速膨胀释放大量的能量并对周围介质作功产生破坏作用，它是爆破工程中最常用到的特种能源。
乳化炸药是硝酸铵水溶液在乳化剂作用下均匀分散在油相中形成的油包水型乳液，经敏化后形成的新型抗水工业炸药。乳化炸药以其爆炸性能优越、相对钝感且具有良好的抗水性被广泛使用，是目前民用炸药的主要品种之一。近年来，国内乳化炸药在生产、储存和运输过程中发生多起事故，造成严重的后果。乳化炸药生产温度一般在110℃以下，普遍认为乳化炸药发生燃烧、爆炸事故是由热积累引起的。
目前，现有的乳化炸药在使用过程中存在爆轰性能不理想，长期储存稳定性差，在生产应用中的安全性不理想等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种乳化炸药的生产工艺。本发明提供的乳化炸药具有适宜的药卷密度，具有优异的爆轰性能，爆炸后有毒气体含量低，各项指标均优于国家标准的要求；机械感度和热感度低，能够保障乳化炸药在生产应用中的安全可靠性，具有良好的长期储存稳定性，且生产过程中无污染，安全、环保。
本发明的技术方案是：
一种乳化炸药，包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵68-72％，硝酸钠6-8％，油相材料5-8％，功能助剂0.1-0.3％，乳化剂2.2-2.5％，催化剂0.1-0.3％，发泡剂0.2-0.4％，水8.5-18.4％。
进一步地，所述的乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵70％，硝酸钠7％，油相材料6％，功能助剂0.2％，乳化剂2.4％，催化剂0.2％，发泡剂0.3％，水13.9％。
进一步地，所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比3-5:8-10:2-4组成。
进一步地，所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比4:9:2组成。
进一步地，所述功能助剂由木质素磺酸钠和聚乙烯醇按质量比1:5-10组成。
进一步地，所述功能助剂由木质素磺酸钠和聚乙烯醇按质量比1:8组成。
进一步地，所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比4-6:1组成。
进一步地，所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比5:1组成。
进一步地，所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为20-35％的混合酸溶液，即得。
进一步地，所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌10-15％，亚硝酸钠7-10％，硝酸钙1-3％，水72-82％。
本发明还提供了所述的乳化炸药的生产工艺，包括以下步骤：
S1将硝酸铵经破碎机破碎，得破碎后的硝酸铵；
S2向水相溶罐中加水，并加热至60-70℃，加入步骤S1所得破碎后的硝酸铵，搅拌至完全溶解，加入硝酸钠和功能助剂，搅拌至完全溶解，并加热至80-90℃，得水相溶液，保温备用，保温蒸汽压力为0.3-0.4MPa；
S3将油相材料和乳化剂投入熔化槽中加热，升温至80-90℃，打开熔化槽放料阀，将所得油相溶液通过过滤器泵送至油相储罐内，保温备用，保温蒸汽压力0.1MPa-0.2MPa；
S4将步骤S3所得油相溶液送入粗乳器，以160-180r/min的速度搅拌20-30S，200-300r/min的速度搅拌下，加入步骤S2所得水相溶液，以580-600r/min的速度搅拌2-3min，进行初乳，然后开启粗乳器的放料阀，启动基质泵，初乳的乳胶由基质输送泵送入静态混合器进行精乳，得乳胶；
S5将步骤S4所得乳胶冷却至55-65℃，加入催化剂，搅拌均匀，加入发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶；
S6将步骤S5所得敏化乳胶送入装药机进行塑膜包装，装好的药卷经皮带运输机送入冷却水池、冷却吹干系统形成具有雷管感度的乳化炸药。
本发明中添加的由木质素磺酸钠和聚乙烯醇按一定质量比组成的功能助剂，不仅能够打破过饱和硝酸盐的溶解结晶相平衡，使平衡向溶解方向移动，降低过饱和溶液的析晶点，有利于在较低的温度下进行连续乳化，还能够减少乳胶粒子之间的团聚，从而保证所得乳胶粒子的粒径维持在较低水平，提高制得的乳化炸药的长期储存稳定性。
在制备乳化炸药的乳胶体系中，虽然乳化剂的含量很少，但乳化剂是整个乳化体系的核心组分之一，其种类和含量对乳化体系的质量、内相粒子大小、稳定性及爆炸性能有着重要的影响。本发明中添加的由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按一定质量比组成的乳化剂具有协同作用，能够产生优异的乳化性能，有利于乳液大小均匀性，增强乳化体系的稳定性，且可以使水油相被油膜更好的包覆，使得乳化炸药中水油相能够更好的结合，从而提高制得的乳化炸药的爆炸性能，还能够对乳胶粒子产生保护作用有利于制得的乳化炸药的长期储存稳定性。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)本发明提供的乳化炸药具有适宜的药卷密度，具有优异的爆轰性能，爆炸后有毒气体含量低，各项指标均优于国家标准的要求。
(2)本发明提供的乳化炸药机械感度和热感度低，能够保障乳化炸药在生产应用中的安全可靠性。
(3)本发明提供的乳化炸药经受的高低温循环次数高，具有良好的长期储存稳定性。
(4)本发明提供的乳化炸药的生产工艺简单，自动化程度高，易于产业化实施，生产过程中无污染，安全、环保。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步说明，但这并非是对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
本发明中所用原料如无特殊说明均为市售。如复合蜡可购自广州恒石进出口贸易有限公司，牌号：2号，品牌：南阳；微晶蜡可购自阜城县运河蜂蜡化工厂，货号：10247；松香可购自济南鑫庚商贸有限公司，货号：7564356。
实施例1、一种乳化炸药
所述乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵68％，硝酸钠6％，油相材料5％，功能助剂0.1％，乳化剂2.2％，催化剂0.1％，发泡剂0.2％，水18.4％；所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比3:10:4组成；所述功能助剂由木质素磺酸钠和平均分子量为74800的聚乙烯醇按质量比1:5组成；所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比4:1组成。
所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为20％的混合酸溶液，即得。
所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌10％，亚硝酸钠7％，硝酸钙1％，水82％。
所述的乳化炸药的生产工艺，包括以下步骤：
S1将硝酸铵经破碎机破碎，得破碎后的硝酸铵；
S2向水相溶罐中加水，并加热至60℃，加入步骤S1所得破碎后的硝酸铵，搅拌至完全溶解，加入硝酸钠和功能助剂，搅拌至完全溶解，并加热至80℃，得水相溶液，保温备用，保温蒸汽压力为0.3MPa；
S3将油相材料和乳化剂投入熔化槽中加热，升温至80℃，打开熔化槽放料阀，将所得油相溶液通过过滤器泵送至油相储罐内，保温备用，保温蒸汽压力0.1MPa；
S4将步骤S3所得油相溶液送入粗乳器，以160r/min的速度搅拌20S，200r/min的速度搅拌下，加入步骤S2所得水相溶液，以580r/min的速度搅拌2min，进行初乳，然后开启粗乳器的放料阀，启动基质泵，初乳的乳胶由基质输送泵送入静态混合器进行精乳，得乳胶；
S5将步骤S4所得乳胶冷却至55℃，加入催化剂，搅拌均匀，加入发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶；
S6将步骤S5所得敏化乳胶送入装药机进行塑膜包装，装好的药卷经皮带运输机送入冷却水池、冷却吹干系统形成具有雷管感度的乳化炸药。
实施例2、一种乳化炸药
所述乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵72％，硝酸钠8％，油相材料8％，功能助剂0.3％，乳化剂2.5％，催化剂0.3％，发泡剂0.4％，水8.5％；所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比5:8:2组成；所述功能助剂由木质素磺酸钠和平均分子量为74800的聚乙烯醇按质量比1:10组成；所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比6:1组成。
所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为35％的混合酸溶液，即得。
所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌15％，亚硝酸钠10％，硝酸钙3％，水72％。
所述的乳化炸药的生产工艺，包括以下步骤：
S1将硝酸铵经破碎机破碎，得破碎后的硝酸铵；
S2向水相溶罐中加水，并加热至70℃，加入步骤S1所得破碎后的硝酸铵，搅拌至完全溶解，加入硝酸钠和功能助剂，搅拌至完全溶解，并加热至90℃，得水相溶液，保温备用，保温蒸汽压力为0.4MPa；
S3将油相材料和乳化剂投入熔化槽中加热，升温至90℃，打开熔化槽放料阀，将所得油相溶液通过过滤器泵送至油相储罐内，保温备用，保温蒸汽压力0.2MPa；
S4将步骤S3所得油相溶液送入粗乳器，以180r/min的速度搅拌30S，300r/min的速度搅拌下，加入步骤S2所得水相溶液，以600r/min的速度搅拌3min，进行初乳，然后开启粗乳器的放料阀，启动基质泵，初乳的乳胶由基质输送泵送入静态混合器进行精乳，得乳胶；
S5将步骤S4所得乳胶冷却至65℃，加入催化剂，搅拌均匀，加入发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶；
S6将步骤S5所得敏化乳胶送入装药机进行塑膜包装，装好的药卷经皮带运输机送入冷却水池、冷却吹干系统形成具有雷管感度的乳化炸药。
实施例3、一种乳化炸药
所述乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵70％，硝酸钠7％，油相材料6％，功能助剂0.2％，乳化剂2.4％，催化剂0.2％，发泡剂0.3％，水13.9％；所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比4:9:2组成；所述功能助剂由木质素磺酸钠和平均分子量为74800的聚乙烯醇按质量比1:8组成；所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比5:1组成。
所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为30％的混合酸溶液，即得。
所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌12％，亚硝酸钠9％，硝酸钙2％，水77％。
所述的乳化炸药的生产工艺，包括以下步骤：
S1将硝酸铵经破碎机破碎，得破碎后的硝酸铵；
S2向水相溶罐中加水，并加热至65℃，加入步骤S1所得破碎后的硝酸铵，搅拌至完全溶解，加入硝酸钠和功能助剂，搅拌至完全溶解，并加热至85℃，得水相溶液，保温备用，保温蒸汽压力为0.3MPa；
S3将油相材料和乳化剂投入熔化槽中加热，升温至85℃，打开熔化槽放料阀，将所得油相溶液通过过滤器泵送至油相储罐内，保温备用，保温蒸汽压力0.1MPa；
S4将步骤S3所得油相溶液送入粗乳器，以170r/min的速度搅拌25S，260r/min的速度搅拌下，加入步骤S2所得水相溶液，以600r/min的速度搅拌2min，进行初乳，然后开启粗乳器的放料阀，启动基质泵，初乳的乳胶由基质输送泵送入静态混合器进行精乳，得乳胶；
S5将步骤S4所得乳胶冷却至60℃，加入催化剂，搅拌均匀，加入发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶；
S6将步骤S5所得敏化乳胶送入装药机进行塑膜包装，装好的药卷经皮带运输机送入冷却水池、冷却吹干系统形成具有雷管感度的乳化炸药。
对比例1、一种乳化炸药
所述乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵70％，硝酸钠7％，油相材料6％，功能助剂0.2％，乳化剂2.4％，催化剂0.2％，发泡剂0.3％，水13.9％；所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比4:9:2组成；所述功能助剂由木质素磺酸钠和平均分子量为74800的聚乙烯醇按质量比1:1组成；所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比5:1组成。
所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为30％的混合酸溶液，即得。
所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌12％，亚硝酸钠9％，硝酸钙2％，水77％。
所述的乳化炸药的生产工艺与实施例3类似。
与实施例3的不同在于，所述功能助剂由木质素磺酸钠和平均分子量为74800的聚乙烯醇按质量比1:1组成。
对比例2、一种乳化炸药
所述乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵70％，硝酸钠7％，油相材料6％，功能助剂0.2％，乳化剂2.4％，催化剂0.2％，发泡剂0.3％，水13.9％；所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比4:9:2组成；所述功能助剂为平均分子量为74800的聚乙烯醇；所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比5:1组成。
所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为30％的混合酸溶液，即得。
所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌12％，亚硝酸钠9％，硝酸钙2％，水77％。
所述的乳化炸药的生产工艺与实施例3类似。
与实施例3的不同在于，所述功能助剂为平均分子量为74800的聚乙烯醇。
对比例3、一种乳化炸药
所述乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵70％，硝酸钠7％，油相材料6％，功能助剂0.2％，乳化剂2.4％，催化剂0.2％，发泡剂0.3％，水13.9％；所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比4:9:2组成；所述功能助剂由木质素磺酸钠和平均分子量为74800的聚乙烯醇按质量比1:8组成；所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比1:1组成。
所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为30％的混合酸溶液，即得。
所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌12％，亚硝酸钠9％，硝酸钙2％，水77％。
所述的乳化炸药的生产工艺与实施例3类似。
与实施例3的不同在于，所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比1:1组成。
对比例4、一种乳化炸药
所述乳化炸药包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵70％，硝酸钠7％，油相材料6％，功能助剂0.2％，乳化剂2.4％，催化剂0.2％，发泡剂0.3％，水13.9％；所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比4:9:2组成；所述功能助剂由木质素磺酸钠和平均分子量为74800的聚乙烯醇按质量比1:8组成；所述乳化剂为司盘80。
所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为30％的混合酸溶液，即得。
所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌12％，亚硝酸钠9％，硝酸钙2％，水77％。
所述的乳化炸药的生产工艺，所述乳化剂为司盘80。
试验例一、性能测试
1、试验材料：实施例3、对比例3、对比例4制得的乳化炸药。
2、试验方法：
药卷密度测定：根据乳化炸药标准中规定的直接测量法，利用药卷的质量除以药卷体积所得的值，即为药卷密度。药卷密度按式计算：ρ＝4πm/(c2l)式中：ρ-试样的药卷密度，g/cm3；m-试样药卷质量，g；π-圆周率，取3.14；c-药卷周长，cm；l-药卷长度，cm。
分别参照GB/T13228-1991、GB/T12440-1990，GB/T12436-1990、GB/T12438-1990、GB 18098-2000测试乳化炸药的爆速、猛度、作功能力、殉爆距离、爆炸后有毒气体含量。
3、试验结果：试验结果如表1所示。
表1：爆轰性能测试结果
由表1可以看出，本发明制得的乳化炸药具有适宜的药卷密度，具有优异的爆轰性能，爆炸后有毒气体含量低，各项指标均优于国家标准的要求。虽然对比例3-4制得的乳化炸药各项指标也符合国家标准的要求，但是，与实施例3相比，本发明制得的乳化炸药的爆轰性能更为优异。
试验例二、安全性能测试
1、试验材料：实施例1、实施例2、实施例3制得的乳化炸药。
2、试验方法：
分别参照GJB 772A-1997、GB 18095-2000测试乳化炸药的机械感度和热感度。
3、试验结果：试验结果如表2所示。
表2：安全性能测试结果
由表2可以看出，本发明制得的乳化炸药撞击感度、磨檫感度、热感度均为0。由此可见，采用本发明乳化炸药的生产工艺制得的乳化炸药符合安全性标准。
试验例三、储存稳定性测试
1、试验材料：实施例3、对比例1、对比例2、对比例3、对比例4制得的乳化炸药。
2、试验方法：
通常乳化炸药的储存稳定性以高低温循环实验的次数来表征：10个高低循环相当于自然期180天。通过高低温循环试验来检测乳化炸药随时间的变化情况及乳化炸药的储存稳定性，循环数高则表示乳化炸药稳定性好。
具体操作步骤：先把炸药放在50℃的恒温箱里8h，然后再放入-15℃冰箱里冷冻14h，如此循环，往复次数，直至炸药拒爆为止。
3、试验结果：试验结果如表3所示。
表3：储存稳定性测试结果
由表3可以看出，本发明制得的乳化炸药经过20次高低温循环后(相当于自然贮存期360天)，爆速仍大于≥4500m/s，仍然符合GB 18095-2000中对于使用保证期的爆速要求；而对比例1-4制得的乳化炸药经过20次高低温循环后爆速达不到标准要求。由此可见，本发明制得的乳化炸药具有长期储存稳定性。
Claims (8)
1.一种乳化炸药，其特征在于，包括以下组分及其质量百分数：
硝酸铵68-72％，硝酸钠6-8％，油相材料5-8％，功能助剂0.1-0.3％，乳化剂2.2-2.5％，催化剂0.1-0.3％，发泡剂0.2-0.4％，水8.5-18.4％；
所述功能助剂由木质素磺酸钠和聚乙烯醇按质量比1:5-10组成；
所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比4-6:1组成。
2.根据权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于，包括以下组分及其质量百分数：硝酸铵70％，硝酸钠7％，油相材料6％，功能助剂0.2％，乳化剂2.4％，催化剂0.2％，发泡剂0.3％，水13.9％。
3.根据权利要求1或2所述的乳化炸药，其特征在于，所述油相材料由复合蜡、微晶蜡和松香按质量比3-5:8-10:2-4组成。
4.根据权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于，所述功能助剂由木质素磺酸钠和聚乙烯醇按质量比1:8组成。
5.根据权利要求1所述的乳化炸药，其特征在于，所述乳化剂由司盘80和椰子油脂肪酸二乙醇酰胺按质量比5:1组成。
6.根据权利要求1或2所述的乳化炸药，其特征在于，所述催化剂的制备方法为：将柠檬酸和磷酸按照3:1的质量比混合，得混合酸，加水，配制成质量浓度为20-35％的混合酸溶液，即得。
7.根据权利要求1或2所述的乳化炸药，其特征在于，所述发泡剂由以下组分及其质量百分数配制而成：硝酸锌10-15％，亚硝酸钠7-10％，硝酸钙1-3％，水72-82％。
8.根据权利要求1-7任一项所述的乳化炸药的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1将硝酸铵经破碎机破碎，得破碎后的硝酸铵；
S2向水相溶罐中加水，并加热至60-70℃，加入步骤S1所得破碎后的硝酸铵，搅拌至完全溶解，加入硝酸钠和功能助剂，搅拌至完全溶解，并加热至80-90℃，得水相溶液，保温备用，保温蒸汽压力为0.3-0.4MPa；
S3将油相材料和乳化剂投入熔化槽中加热，升温至80-90℃，打开熔化槽放料阀，将所得油相溶液通过过滤器泵送至油相储罐内，保温备用，保温蒸汽压力0.1MPa-0.2MPa；
S4将步骤S3所得油相溶液送入粗乳器，以160-180r/min的速度搅拌20-30S，200-300r/min的速度搅拌下，加入步骤S2所得水相溶液，以580-600r/min的速度搅拌2-3min，进行初乳，然后开启粗乳器的放料阀，启动基质泵，初乳的乳胶由基质输送泵送入静态混合器进行精乳，得乳胶；
S5将步骤S4所得乳胶冷却至55-65℃，加入催化剂，搅拌均匀，加入发泡剂，搅拌均匀，得敏化乳胶；
S6将步骤S5所得敏化乳胶送入装药机进行塑膜包装，装好的药卷经皮带运输机送入冷却水池、冷却吹干系统形成具有雷管感度的乳化炸药。
Priority Applications (1)
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