CN1120824C - 高威力乳化炸药及制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及乳化炸药及制备技术领域,组份按质量百分比由82~85%的硝酸盐氧化剂,9~11%的水份,3~4%的复合蜡,2~3%的高效复合乳化剂,0~0.5%的乳化促进剂组成,乳化时水相和油相按10∶0.5~0.6的比例,将溶化好的水相加入到搅拌着的、已添加乳化剂的油相中,混合搅拌成乳状胶体,待胶体冷却至60~50℃时,按总量的2‰加入快速敏化剂并搅拌使之均匀分散在胶体中,即可装药包装。
Description
本发明涉及乳化炸药及制备技术领域。
目前,工业炸药以粉状铵梯炸药的用量较大,这类炸药由于含有对人体有害的单质炸药梯恩梯,在整个制造加工、运输、使用过程中对人体的毒害较大;另一方面,这类炸药抗水性差,密度与水相近,在有水作业环境中难于应用,而且产品的爆速、猛度低,局部破碎能力差,使用过程中机械感度偏高,安全性较差。在炸药行业中以微梯炸药和无梯炸药为主要发展方向。
乳化炸药由于水的存在,具有机械感度低,爆轰反应速度快、抗水性强,贮存过程中难于点燃、燃烧等特点,多年来在水下爆破中发挥了显著的作用。但由于乳化炸药威力较低,在一般的岩石天采、爆沙、炸土等方面爆破效果较差,致使爆破成本相对偏高,用户难于接受。
据98年《爆破器材》第3期登载马鞍山矿山研究院葛韬武的《我国工业炸药的现状与发展》所述:“现有乳化炸药作功能力均属中等威力、爆力一般在300ml左右。乳化炸药尚无一级岩石乳化炸药品种,有待填补此项空白。”有人曾在乳化炸药中加入一些金属粉末来提高乳化炸药的威力,但由于技术方面的困难及成本太高而未能成功。
所以,尽管乳化炸药有许多优点,但在市场上的用量多年来都局限在炸药总量的15%左右。乳化炸药的应用范围要扩大,要取代粉状铵梯炸药,各项爆炸性能指标必须高于它,而生产成本及原料成本则应低于粉状铵梯炸药。目前乳化炸药在国内均为岩石二级,尚无一级岩石乳化炸药,产品各项爆炸性能相对偏低,特别是作功能力比粉状铵梯炸药低28%左右,致使爆破成本偏高。
炸药理论中明确指出,提高炸药威力的途径有两条:一是提高爆热;二是提高爆容。提高爆热大致有以下几个途径:(1)改善炸药的氧平衡;(2)引入高能元素及加入高能量的可燃剂,如铝粉、镁粉等。
提高爆容的途径是增加气态产物的摩尔数。
乳化炸药由于水的存在,一方面使得爆炸反应效率得到了大幅度的提高,另一方面降低了爆炸反应的生成热,后者是我们不需要、应想办法弥补的。
现有生产工艺中敏化的药体必须通过曲杆泵进一步分散输送,敏化剂的用量大,敏化后的药体需保温4小时以上方可装药,敏化后的药体粘度不大。
本发明的目的是提供一种高威力的乳化炸药及其制造工艺,以解决乳化炸药作功能力低的缺陷,使其各项爆炸性能指标相当或高于岩石粉状铵梯炸药,并使产品的生产工艺实现了现敏化制药现装药,减少了生产现场的存药量,方便了生产管理,有利于安全生产。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
乳化炸药的组份按质量百分比由82~85%的硝酸盐氧化剂,9~11%的水份,3~4%的复合蜡,2~3%的高效复合乳化剂,0~0.5%的乳化促进剂组成。所述的硝酸盐氧化剂为硝酸铵、硝酸钾或硝酸钠;复合蜡为石蜡、微晶蜡和凡土林;高效复合乳化剂为高分子框架结构的W/O型,如TF-1型复合乳化剂;乳化促进剂为十二烷基硫酸钠、十八醇。
乳化炸药制造方法是将油相、水相分别溶化后混合搅拌,经化学发泡敏化而成,其特征在于:乳化时水相和油相按10∶0.5~0.6的比例,将溶化好的水相加入到搅拌着的已添加乳化剂的油相中,混合搅拌成乳状胶体,待胶体冷却至60~50℃时,按胶体总量的2‰,加入快速敏化剂搅拌均匀使之分散在胶体中即可装药包装。
所述快速敏化剂为NaNO2、NH4SCN或有机酸,如柠檬酸。
本申请提出之炸药配方及制造方法以下述理论及实践为基础:
一、调整氧平衡。氧平衡尽量接近零氧,选取一些生成热较低的物质,使得反应后生成热较高的气态产物。例如,选取氢元素含量较高的物质,使反应生成更多的、生成热更高的H2O及CO2,氧平衡设计中尽量接近零氧,这是因为正氧爆炸体系中有氮的氧化物产生,降低爆炸反应的生成热。负氧体系爆炸后生成爆热较低的CO,甚至有固态碳产生,也会降低爆炸反应的生成热。通过试验确定,氧平衡以零氧或略为偏负为宜。
二、通过调整水份含量来确定威力达标的的基础爆热值。降低氧化剂中的水份含量,会提高爆热,但也会提高水相的析晶点,影响炸药的贮存期,所以,适量的水分含量是必需的。
三、加入一种具有高分子框架结构的W/O型复合乳化剂,它不仅能成功地制造油包水型乳状液,而且可作为可燃物在爆炸反应中提供碳氢元素。
四、设法提高爆容,降低成本。
五、选用一些来源广泛、价廉易得、性质明确且稳定的物质组成最佳配方。
本发明与现有技术相比所具有的优点和积极效果:
1、本发明的乳化炸药综合了现有乳化炸药及粉状铵梯炸药的优点,克服了它们存在的缺陷,各项主要爆破性能指标,即殉爆距离、猛度和爆速均优于2号岩石粉状铵梯炸药和二级岩石乳化炸药,具有爆破效能高,药卷密度大、猛度和爆速高、抗水性能强、生产成本低、制造工艺简单、投资小、推广容易、见效快等优点。作功能力超过了国家一级岩石乳化炸药标准要求,是一种较为理想的优质炸药。
2、简化原材料品种,延长了产品的贮存寿命,使产品的制备工艺向连续化、自动化方面发展,是一种不含单质炸药及任何金属粉末、洁白色、弹力较强、不粘手的塑性药体,贮存期可达一年,
3、具有良好的经济性。所用原材料均为市场上普遍的硝酸盐及石油产品,而且水份含量在11%左右,其原材料成本比2号岩石粉状铵梯炸药低300~400元/吨;采用现行二级岩石乳化炸药生产工艺,在间断式或连续式生产线上均可生产制备。由于生产工艺与现行乳化炸药相似,故而设备投资及动力消耗方面的生产成本增加不多。
多年来,二级岩石乳化炸药除在有水作业环境中使用外,在许多爆破作业中由于威力低、爆破效率差,用量受到限制,许多优良的性能未能得到充分发挥和应用,本发明的乳化炸药弥补了这一缺陷,在同行业中具备了较强的市场竞争能力,拓展了产品的应用范围,不管是在水下还是在水上爆破,产品的爆破性能均可得到充分发挥。
4、敏化时只需将敏化剂搅拌均匀分散在胶体中即可,药体不需保温贮存发泡,敏化剂用量少,反应速度快,无贮存保温时间,可实现现装药,不但缩短了生产周期,而且生产线的药体存量得到大幅度降低,产品的爆炸潜力较大。
下表为本发明的乳化炸药产品与几种现有产品的性能指标对比。
产品名称 | 药卷密度g/cm3 | 殉爆距离cm | 爆速不小于m/s | 猛度不小于mm | 威力不小于ml |
2号岩石粉状铵梯炸药 | 0.95~1.10 | 5 | 3200 | 12 | 320 |
岩石膨化硝铵炸药 | 0.85~0.95 | 4 | 3200 | 12 | 320 |
本发明的乳化炸药 | 1.06~1.18 | 8~10 | 4843~5373 | 16.02~19.18 | 326.6~360.72 |
一级岩石乳化炸药 | 0.95~1.25 | 4 | 4500 | 16 | 320 |
注:表中一级岩石乳化炸药性能指标为WJ1989-90《乳化炸药》标准中岩石一级的要求。
图1为本发明的制造工艺流程图。下面结合实施例及其附图进一步详述。
实施例1:
取硝酸铵80%,销酸钾5%,水10%,石蜡2%,凡土林1%,高效复合乳化剂2%和十二烷基硫酸钠0.5%。将硝酸铵、销酸钾、水一起加热溶化组成水相,温度控制在100~140℃,将石蜡、凡土林、十二烷基硫酸钠和高效复合乳化剂加热溶化成油相,温度控制在110~140℃,然后按比例把水相和油相加入到连续乳化器中预乳和精乳、搅拌即可制得胶体。乳化器的搅拌转速为:预乳转速400~1430转/分,精乳转速4500转/分。胶体通过自然或强制冷却到60~50℃,加入快速敏化剂搅拌敏化,敏化好的药体即可装药包,密度控制在1.05~1.25g/cm之间。药体爆炸性能:
殉爆距离≥5cm;猛度≥16mm;爆速≥4500m/s;作功能力≥320ml。
实施例2:
硝酸铵83%,水11%,复合蜡4%,高效复合乳化剂2%。将硝酸铵、水一起加热溶化组成水相,温度控制在100~120℃,将复合蜡和高效复合乳化剂加热溶化成油相,温度控制在110~120℃,然后按比例把水相和油相加入到连续乳化器中搅拌即可制得胶体。胶体通过自然或强制冷却到60~50℃,加入快速敏化剂搅拌敏化,敏化好的药体即可装药包,密度控制在1.05~1.25g/cm之间。药体爆炸性能:
殉爆距离≥6cm;猛度≥16mm;爆速≥4500m/s;作功能力≥330ml。
本发明上述方法得到的药体弹性好,抗水性强,将直径3cm的小药球放入水中,室温下浸泡10天,水浸入约0.3mm。
Claims (7)
1.一种乳化炸药,其组份按质量百分比由82~85%的硝酸盐氧化剂,9~11%的水份,3~4%的复合蜡,2~3%的高效复合乳化剂,0~0.5%的乳化促进剂组成。
2.根据权利要求1所述的乳化炸药,其特征在于:硝酸盐氧化剂为硝酸铵硝酸钾或硝酸钠。
3.根据权利要求1所述的乳化炸药,其特征在于:复合蜡为石蜡,微晶蜡或凡土林。
4.根据权利要求1所述的乳化炸药,其特征在于:高效复合乳化剂为高分子框架结构的W/O型复合乳化剂。
5.根据权利要求1所述的乳化炸药,其特征在于:乳化促进剂为十二烷基硫酸钠,十八醇。
6.根据权利要求1所述的乳化炸药制造工艺,由硝酸盐氧化剂和水份混合成水相,复合蜡、高效复合乳化剂和乳化促进剂混合成油相,将油相、水相按组份百分比分别溶化后混合搅拌,经化学发泡敏化而成,其特征在于:乳化时水相和油相按10∶0.5~0.6的比例,将溶化好的水相加入到搅拌着的油相中,混合搅拌成乳状胶体,待胶体冷却至60~50℃时,按总量的2‰加入快速敏化剂并搅拌使之均匀分散在胶体中,即可装药包装。
7.根据权利要求6所述的制造方法,其特征在于:快速敏化剂为NaNO2、NH4SCN或有机酸。
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