CN112745177A - 一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法 - Google Patents

一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，具体涉及深孔爆破乳化炸药的敏化方法技术领域，具体步骤如下：步骤一：水相的制备；步骤二：油相的制备；步骤三：水相和油相的乳化；步骤四：向深孔装药并交联得到乳化炸药；步骤五：敏化处理：向步骤四中所得物加入玻璃微珠，再添加有机发泡剂及促进剂，得到乳化炸药。本发明通过对油相进行特殊制备并配合后面的交联材料使乳胶炸药的质地发生改变，防止乳胶炸药掉落造成的药物浪费，保证了乳胶炸药具有雷管感度且不增加炸药成本，聚四氟乙烯分散乳液为乳化剂，大大提高了乳化炸药的稳定性，通过对乳胶炸药的敏化处理，使乳化炸药具有一定的爆炸能力和很小的熄爆直径，增加了炸药的爆炸威力。

Description

一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法
技术领域
本发明实施例涉及深孔爆破乳化炸药的敏化方法技术领域，具体涉及一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法。
背景技术
乳化炸药是泛指一类用乳化技术制备的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含水工业炸药，是含水炸药的一种。乳化炸药是20世纪70年代才发展起来的新产品。1969年美国首先比较全面地阐述了乳化炸药技术，最早的乳化炸药是非雷管敏感的，使用时必须借助中继起爆药来引爆。后来，随着对乳化炸药研究的深入，后期研究出来的乳化炸药同样具有雷管感度，而且具有很好的抗水性，其爆炸性能好，机械感度低以及安全性好等优点，同时成本低于水胶炸药。目前，乳化炸药在国内外得到广泛的应用。
在挖矿等工程中往往会需要地下爆破，而深孔爆破则需要向上进行深孔装药，在向上进行装药时，散装乳化炸药容易撒落，造成微粒成分的散失而破坏炸药的物质组成，因而不能达到最佳密度、分散性、含水率和机械混合物的质量。且现有散装乳化炸药为乳胶状，乳胶填装到孔内后易掉落出来，药物浪费严重，成本高。而目前解决向上孔装药漏药或填充不紧密问题，主要为填塞物堵孔的物理方法，不仅操作难度较大，地形限制较多，还会直接影响雷管感度，增加炸药成本，降低炸药的爆炸能力。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，通过对油相进行特殊制备并配合后面的交联材料使乳胶炸药的质地发生改变，防止乳胶炸药掉落造成的药物浪费，保证了乳胶炸药具有雷管感度且不增加炸药成本，通过对乳胶炸药的敏化处理，使乳化炸药具有一定的爆炸能力和很小的熄爆直径，增加了炸药的爆炸威力，以解决现有技术中由于填塞物堵孔的物理方法操作难度较大，地形限制多，会直接影响雷管感度，增加炸药成本，降低炸药的爆炸能力的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，具体步骤如下：
步骤一：水相的制备：
a、将硝酸铵、硝酸钠和消焰剂输送到破碎机中进行破碎；
b、向水相制备罐中输送计量好的经破碎的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂；
c、根据投入的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂的量，向水相制备罐中加入一定量的水，加入浓氨水将混合液体的PH值调整为4-6；
d、使用蒸汽锅炉加热升温到105.3℃-108.5℃以使物料溶解；
e、将物料输送到水相储存罐中保温备用，即为水相；
步骤二：油相的制备：
a、在油相制备罐中，加入计量好的复合油相和乳化剂；
b、加热到59℃-70℃并通过油相制备罐配备的搅拌设备进行2h-4h的搅拌反应，物料全部熔化后，保温备用，即为油相；
步骤三：水相和油相的乳化：
a、将步骤一所得水相加热至109.4℃-112.2℃；
b、以每100-150g/min的速率将水相加入到油相中；
c、在低剪切的条件下进行300-500r/min的搅拌，至形成低粘度的乳状液，再将该乳状液在高剪切的条件下进行800-1000r/min的搅拌，形成最终的油包水型乳化液，并保存备用；
步骤四：向深孔装药并交联得到乳化炸药：
a、将步骤三所得乳化液加热至81.7℃-85.6℃；
b、通过装药机将乳化液与交联剂混合，后加入0％-2％硝酸甲胺；
c、将b中所得物填装到深孔内，40s-60s内得到坚硬而干燥的交联乳化炸药；
步骤五：敏化处理：
a、向步骤四中所得物加入1％-1.5％的玻璃微珠；
b、向a中所得物添加3％-5％的有机发泡剂及5％-10％的促进剂，得到最终的乳化炸药。
进一步地，在步骤四中的混合物装孔密度为0.9-1.3g/立方厘米。
进一步地，在步骤四中的交联剂为3-吖丙啶基丙酸酯。
进一步地，在步骤一中硝酸铵、硝酸钠和消焰剂的加入比例为6-8：1-2：1-2。
进一步地，在步骤二中的复合油相为苯乙烯共聚物和正癸醇按7-9:1-3的比例混和而成。
进一步地，在步骤二中的复合油相和乳化剂的比例为1-2：3-5。
进一步地，步骤五中所得乳化炸药的密度为1.05～1.35g/立方厘米，爆速为3500～5000m/s。
进一步地，步骤二中所使用的乳化剂为聚四氟乙烯分散乳液，聚四氟乙烯分散乳液的制备方法为：将去离子水300份、四氟乙烯单体125份、丁二酸0.1-0.15份、全氟辛酸铵1.5-5份、氧化丁二酸0.002-0.06份、石蜡15-20份投入反应釜，在反应温度为50～100℃，压力为1.0～3.0MPa下发生聚合反应，至反应釜压力为0.3MPa时，结束反应，静置、降温出料，加入分离稳定剂，此时物料中的质量百分浓度为1-3％，向加入分离稳定剂后的物料中加入伯醇聚氧乙烯醚经60-80℃的热浓缩使物料固含量为50-70％，然后调节物料pH值为8～10，再加入0.1-0.5份功能试剂，在25-65℃下反应8-10min后，过滤得到产品。
本发明实施例具有如下优点：
1、本发明通过对油相进行特殊制备并配合后面的交联材料使乳胶炸药的质地发生改变，与现有技术相比，通过苯乙烯共聚物和正癸醇的混和得到复合油相，再通过加入3-吖丙啶基丙酸酯和硝酸甲胺使油包水型乳化液交联，使得到的乳化炸药更加的坚硬，且能很快交联凝固，乳化炸药不易掉出药孔，不浪费材料，能提高乳化炸药的装孔密度，使乳化炸药短期内迅速固化干燥，防止乳胶炸药掉落造成的药物浪费，不影响现场填装制备乳化炸药的质量，填装效率高，保证了乳胶炸药具有雷管感度且不增加炸药成本，保证了乳胶炸药的实用性；
2、本发明通过合成出的聚四氟乙烯分散乳液为乳化剂，使乳化炸药的乳胶粒子小，分布均匀，大大提高了乳化炸药的稳定性；
3、本发明通过对乳胶炸药的敏化处理，与现有技术相比，通过玻璃微珠、有机发泡剂及促进剂等成本低廉材料的加入，能对炸药的爆速和炸药装孔密度进行进一步提高，用简便的生产工艺操作流程，进一步提高了炸药的爆轰感度和爆炸威力，使乳化炸药具有较好的抗水性能、优良的爆炸性能、合适的感度和适合各种环境爆破的特点，让乳化炸药保持雷管感度的同时还具有一定的爆炸能力和很小的熄爆直径，增加了炸药的爆炸威力，保证了炸药的爆炸效果，扩大了炸药的适用范围。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，具体步骤如下：
步骤一：水相的制备：
a、将硝酸铵、硝酸钠和消焰剂按6：1：1的比例输送到破碎机中进行破碎；
b、向水相制备罐中输送计量好的经破碎的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂；
c、根据投入的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂的量，向水相制备罐中加入一定量的水，加入浓氨水将混合液体的PH值调整为4；
d、使用蒸汽锅炉加热升温到105.3℃以使物料溶解；
e、将物料输送到水相储存罐中保温备用，即为水相；
步骤二：油相的制备：
a、将苯乙烯共聚物和正癸醇按7:1的比例混和得到复合油相，在油相制备罐中，按1：3的比例加入计量好的复合油相和聚四氟乙烯分散乳液，聚四氟乙烯分散乳液的制备方法为：将去离子水300份、四氟乙烯单体125份、丁二酸0.1份、全氟辛酸铵1.5份、氧化丁二酸0.002份、石蜡15份投入反应釜，在反应温度为50℃，压力为1.0MPa下发生聚合反应，至反应釜压力为0.3MPa时，结束反应，静置、降温出料，加入分离稳定剂，此时物料中的质量百分浓度为1％，向加入分离稳定剂后的物料中加入伯醇聚氧乙烯醚经60℃的热浓缩使物料固含量为50％，然后调节物料pH值为8，再加入0.1份功能试剂，在25℃下反应8min后，过滤得到产品；
b、加热到59℃并通过油相制备罐配备的搅拌设备进行2h的搅拌反应，物料全部熔化后，保温备用，即为油相；
步骤三：水相和油相的乳化：
a、将步骤一所得水相加热至109.4℃；
b、以每100g/min的速率将水相加入到油相中；
c、在低剪切的条件下进行300r/min的搅拌，至形成低粘度的乳状液，再将该乳状液在高剪切的条件下进行800r/min的搅拌，形成最终的油包水型乳化液，并保存备用；
步骤四：向深孔装药并交联得到乳化炸药：
a、将步骤三所得乳化液加热至81.7℃℃；
b、通过装药机将乳化液与3-吖丙啶基丙酸酯混合，后加入0％硝酸甲胺；
c、将b中所得物填装到深孔内，装孔密度为0.9g/立方厘米，40s内得到坚硬而干燥的交联乳化炸药；
步骤五：敏化处理：
a、向步骤四中所得物加入1％的玻璃微珠；
b、向a中所得物添加3％的有机发泡剂及5％的促进剂，得到最终密度为1.05g/立方厘米，爆速为3500m/s的乳化炸药。
实施例2：
本发明提供一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，具体步骤如下：
步骤一：水相的制备：
a、将硝酸铵、硝酸钠和消焰剂按7：1.5：1.5的比例输送到破碎机中进行破碎；
b、向水相制备罐中输送计量好的经破碎的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂；
c、根据投入的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂的量，向水相制备罐中加入一定量的水，加入浓氨水将混合液体的PH值调整为5；
d、使用蒸汽锅炉加热升温到106.8℃以使物料溶解；
e、将物料输送到水相储存罐中保温备用，即为水相；
步骤二：油相的制备：
a、将苯乙烯共聚物和正癸醇按4:1的比例混和得到复合油相，在油相制备罐中，按1.5：4的比例加入计量好的复合油相和聚四氟乙烯分散乳液，聚四氟乙烯分散乳液的制备方法为：将去离子水300份、四氟乙烯单体125份、丁二酸0.12份、全氟辛酸铵1.7份、氧化丁二酸0.03份、石蜡17份投入反应釜，在反应温度为70℃，压力为1.5MPa下发生聚合反应，至反应釜压力为0.3MPa时，结束反应，静置、降温出料，加入分离稳定剂，此时物料中的质量百分浓度为1.5％，向加入分离稳定剂后的物料中加入伯醇聚氧乙烯醚经65℃的热浓缩使物料固含量为55％，然后调节物料pH值为8.5，再加入0.2份功能试剂，在30℃下反应8.5min后，过滤得到产品；
b、加热到65℃并通过油相制备罐配备的搅拌设备进行3h的搅拌反应，物料全部熔化后，保温备用，即为油相；
步骤三：水相和油相的乳化：
a、将步骤一所得水相加热至111.5℃；
b、以每125g/min的速率将水相加入到油相中；
c、在低剪切的条件下进行400r/min的搅拌，至形成低粘度的乳状液，再将该乳状液在高剪切的条件下进行900r/min的搅拌，形成最终的油包水型乳化液，并保存备用；
步骤四：向深孔装药并交联得到乳化炸药：
a、将步骤三所得乳化液加热至83.9℃；
b、通过装药机将乳化液与3-吖丙啶基丙酸酯混合，后加入1％硝酸甲胺；
c、将b中所得物填装到深孔内，装孔密度为1.1g/立方厘米，50s内得到坚硬而干燥的交联乳化炸药；
步骤五：敏化处理：
a、向步骤四中所得物加入1.25％的玻璃微珠；
b、向a中所得物添加4％的有机发泡剂及8％的促进剂，得到最终密度为1.15g/立方厘米，爆速为4200m/s的乳化炸药。
实施例3：
本发明提供一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，具体步骤如下：
步骤一：水相的制备：
a、将硝酸铵、硝酸钠和消焰剂按6.5：1.25：1.25的比例输送到破碎机中进行破碎；
b、向水相制备罐中输送计量好的经破碎的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂；
c、根据投入的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂的量，向水相制备罐中加入一定量的水，加入浓氨水将混合液体的PH值调整为5.5；
d、使用蒸汽锅炉加热升温到106.7℃以使物料溶解；
e、将物料输送到水相储存罐中保温备用，即为水相；
步骤二：油相的制备：
a、将苯乙烯共聚物和正癸醇按7.5:1.3的比例混和得到复合油相，在油相制备罐中，按1.6：3.5的比例加入计量好的复合油相和聚四氟乙烯分散乳液，聚四氟乙烯分散乳液的制备方法为：将去离子水300份、四氟乙烯单体125份、丁二酸0.13份、全氟辛酸铵4份、氧化丁二酸0.04份、石蜡18份投入反应釜，在反应温度为80℃，压力为2.0MPa下发生聚合反应，至反应釜压力为0.3MPa时，结束反应，静置、降温出料，加入分离稳定剂，此时物料中的质量百分浓度为2％，向加入分离稳定剂后的物料中加入伯醇聚氧乙烯醚经70℃的热浓缩使物料固含量为60％，然后调节物料pH值为9，再加入0.4份功能试剂，在50℃下反应9min后，过滤得到产品；
b、加热到63℃并通过油相制备罐配备的搅拌设备进行3.3h的搅拌反应，物料全部熔化后，保温备用，即为油相；
步骤三：水相和油相的乳化：
a、将步骤一所得水相加热至110.7℃；
b、以每133g/min的速率将水相加入到油相中；
c、在低剪切的条件下进行435r/min的搅拌，至形成低粘度的乳状液，再将该乳状液在高剪切的条件下进行880r/min的搅拌，形成最终的油包水型乳化液，并保存备用；
步骤四：向深孔装药并交联得到乳化炸药：
a、将步骤三所得乳化液加热至82.9℃；
b、通过装药机将乳化液与3-吖丙啶基丙酸酯混合，后加入1.59％硝酸甲胺；
c、将b中所得物填装到深孔内，装孔密度为0.97g/立方厘米，54s内得到坚硬而干燥的交联乳化炸药；
步骤五：敏化处理：
a、向步骤四中所得物加入1.16％的玻璃微珠；
b、向a中所得物添加3.9％的有机发泡剂及7.9％的促进剂，得到最终密度为1.25g/立方厘米，爆速为4650m/s的乳化炸药。
实施例4：
本发明提供一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，具体步骤如下：
步骤一：水相的制备：
a、将硝酸铵、硝酸钠和消焰剂按4：1：1的比例输送到破碎机中进行破碎；
b、向水相制备罐中输送计量好的经破碎的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂；
c、根据投入的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂的量，向水相制备罐中加入一定量的水，加入浓氨水将混合液体的PH值调整为6；
d、使用蒸汽锅炉加热升温到108.5℃以使物料溶解；
e、将物料输送到水相储存罐中保温备用，即为水相；
步骤二：油相的制备：
a、将苯乙烯共聚物和正癸醇按3:1的比例混和得到复合油相，在油相制备罐中，按2：5的比例加入计量好的复合油相和聚四氟乙烯分散乳液，聚四氟乙烯分散乳液的制备方法为：将去离子水300份、四氟乙烯单体125份、丁二酸0.15份、全氟辛酸铵5份、氧化丁二酸0.06份、石蜡20份投入反应釜，在反应温度为100℃，压力为3.0MPa下发生聚合反应，至反应釜压力为0.3MPa时，结束反应，静置、降温出料，加入分离稳定剂，此时物料中的质量百分浓度为1-3％，向加入分离稳定剂后的物料中加入伯醇聚氧乙烯醚经80℃的热浓缩使物料固含量为70％，然后调节物料pH值为10，再加入0.5份功能试剂，在65℃下反应10min后，过滤得到产品；
b、加热到70℃并通过油相制备罐配备的搅拌设备进行4h的搅拌反应，物料全部熔化后，保温备用，即为油相；
步骤三：水相和油相的乳化：
a、将步骤一所得水相加热至112.2℃；
b、以每150g/min的速率将水相加入到油相中；
c、在低剪切的条件下进行500r/min的搅拌，至形成低粘度的乳状液，再将该乳状液在高剪切的条件下进行1000r/min的搅拌，形成最终的油包水型乳化液，并保存备用；
步骤四：向深孔装药并交联得到乳化炸药：
a、将步骤三所得乳化液加热至85.6℃；
b、通过装药机将乳化液与3-吖丙啶基丙酸酯混合，后加入2％硝酸甲胺；
c、将b中所得物填装到深孔内，装孔密度为1.3g/立方厘米，60s内得到坚硬而干燥的交联乳化炸药；
步骤五：敏化处理：
a、向步骤四中所得物加入1.5％的玻璃微珠；
b、向a中所得物添加5％的有机发泡剂及10％的促进剂，得到最终密度为1.35g/立方厘米，爆速为5000m/s的乳化炸药。
实施例5：
由实施例1-4得出以下数据：
Figure BDA0002878869520000101
Figure BDA0002878869520000111
由上表可知，实施例1-4的油相制备方法和向深孔交联得到乳化炸药的方法，均能提高乳化炸药的装孔密度，但是实施例3的装孔密度提升程度最大，使乳化炸药短期内迅速固化干燥，防止乳胶炸药掉落造成的药物浪费，保证了乳胶炸药具有雷管感度且不增加炸药成本，保证了乳胶炸药的实用性，由于乳胶基质的乳胶粒子大小及分布是影响乳化炸药稳定性能的重要因素，聚四氟乙烯分散乳液乳化剂，乳胶粒子小，分布均匀，提高了乳化炸药的稳定性，且实施例1-4中的对乳胶炸药的敏化处理方法，均能对炸药的爆速和炸药装孔密度进行进一步提高，但是实施例3的爆速提升程度最大能使乳化炸药保持雷管感度的同时，还具有一定的爆炸能力和很小的熄爆直径，增加了炸药的爆炸威力。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，其特征在于：具体步骤如下：
步骤一：水相的制备：
a、将硝酸铵、硝酸钠和消焰剂输送到破碎机中进行破碎；
b、向水相制备罐中输送计量好的经破碎的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂；
c、根据投入的硝酸铵、硝酸钠和消焰剂的量，向水相制备罐中加入一定量的水，加入浓氨水将混合液体的PH值调整为4-6；
d、使用蒸汽锅炉加热升温到105.3℃-108.5℃以使物料溶解；
e、将物料输送到水相储存罐中保温备用，即为水相；
步骤二：油相的制备：
a、在油相制备罐中，加入计量好的复合油相和乳化剂；
b、加热到59℃-70℃并通过油相制备罐配备的搅拌设备进行2h-4h的搅拌反应，物料全部熔化后，保温备用，即为油相；
步骤三：水相和油相的乳化：
a、将步骤一所得水相加热至109.4℃-112.2℃；
b、以每100-150g/min的速率将水相加入到油相中；
c、在低剪切的条件下进行300-500r/min的搅拌，至形成低粘度的乳状液，再将该乳状液在高剪切的条件下进行800-1000r/min的搅拌，形成最终的油包水型乳化液，并保存备用；
步骤四：向深孔装药并交联得到乳化炸药：
a、将步骤三所得乳化液加热至81.7℃-85.6℃；
b、通过装药机将乳化液与交联剂混合，后加入0％-2％硝酸甲胺；
c、将b中所得物填装到深孔内，40s-60s内得到坚硬而干燥的交联乳化炸药；
步骤五：敏化处理：
a、向步骤四中所得物加入1％-1.5％的玻璃微珠；
b、向a中所得物添加3％-5％的有机发泡剂及5％-10％的促进剂，得到最终的乳化炸药。
2.根据权利要求1所述的一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，其特征在于：在步骤四中的混合物装孔密度为0.9-1.3g/立方厘米。
3.根据权利要求1所述的一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，其特征在于：在步骤四中的交联剂为3-吖丙啶基丙酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，其特征在于：在步骤一中硝酸铵、硝酸钠和消焰剂的加入比例为6-8：1-2：1-2。
5.根据权利要求1所述的一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，其特征在于：在步骤二中的复合油相为苯乙烯共聚物和正癸醇按7-9:1-3的比例混和而成。
6.根据权利要求1所述的一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，其特征在于：在步骤二中的复合油相和乳化剂的比例为1-2：3-5。
7.根据权利要求1所述的一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，其特征在于：步骤五中所得乳化炸药的密度为1.05～1.35g/立方厘米，爆速为3500～5000m/s。
8.根据权利要求1所述的一种深孔爆破乳化炸药的敏化方法，其特征在于：步骤二中所使用的乳化剂为聚四氟乙烯分散乳液，聚四氟乙烯分散乳液的制备方法为：将去离子水300份、四氟乙烯单体125份、丁二酸0.1-0.15份、全氟辛酸铵1.5-5份、氧化丁二酸0.002-0.06份、石蜡15-20份投入反应釜，在反应温度为50～100℃，压力为1.0～3.0MPa下发生聚合反应，至反应釜压力为0.3MPa时，结束反应，静置、降温出料，加入分离稳定剂，此时物料中的质量百分浓度为1-3％，向加入分离稳定剂后的物料中加入伯醇聚氧乙烯醚经60-80℃的热浓缩使物料固含量为50-70％，然后调节物料pH值为8～10，再加入0.1-0.5份功能试剂，在25-65℃下反应8-10min后，过滤得到产品。
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