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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