CN113045368A - 一种含融水活性添加剂的铵油炸药及其制备方法与应用 - Google Patents

一种含融水活性添加剂的铵油炸药及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含融水活性添加剂的铵油炸药及其制备方法与应用，所述铵油炸药中，以重量份计，包括多孔粒状硝酸铵93～95份、柴油3.5～4.5份，以及融水活性添加剂1.5～2.5份，其中，所述融水活性添加剂由水与作为活性添加剂的壬基酚聚氧乙烯醚‑9与脂肪醇聚氧乙烯醚‑9的混合物组成，两者质量比为2：1～3：1。本发明降低了多孔粒状铵油炸药的生产成本，无需改变现场混装炸药生产工艺条件，以便于生产，所得铵油炸药可以成功应用于露天煤矿爆破工程。

Description

一种含融水活性添加剂的铵油炸药及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及铵油炸药技术领域，具体涉及一种含活融水性添加剂的铵油炸药及其制备方法与应用。
背景技术
国能准能集团公司拥有两个年产3000万吨原煤的露天煤矿，岩石和煤炭破碎主要依靠爆破手段，目前采用的爆破技术主要有抛掷爆破和松动爆破，年爆破方量约1.3亿方。
爆破使用的炸药由国能准能集团炸药厂生产制造，主要品种有多孔粒状铵油炸药、重铵油炸药、乳化炸药三个品种，根据爆破需求，每年多孔粒状铵油炸药的使用量多达10万吨。
多孔粒状铵油炸药作为一种常用的工业炸药品种，由于其原料广泛、生产工艺简单、成本低廉等优势，成为目前炸药市场的主流产品。多孔粒状铵油炸药的组分为多孔粒状硝酸铵和柴油，组分比例为(94～94.5)％： (5.5～6)％，其中多孔粒状硝酸铵在爆炸过程中是氧化剂，柴油是还原剂。随着国内炸药技术的不断发展，铵油炸药作为目前民爆使用最大的炸药，为了降低炸药成本，出现很多新的多孔铵油炸药的制造工艺及技术，比如利用废矿物油、食用油、餐厨废弃油脂等部分代替柴油生产制造铵油炸药技术，然而这些炸药或性能受到一定影响或原料复杂或生产制备过程不便。
为了降低多孔粒状铵油炸药的生产成本，不改变现场混装炸药生产工艺条件，以便于生产，申请人自主研发了新型活性融水添加剂铵油炸药并应用于国能准能集团公司两个露天煤矿爆破工程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含活融水性添加剂的铵油炸药及其制备方法与应用，以便在保证炸药性能的前提下，降低炸药成本并便于生产。
为实现上述发明目的的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种含融水活性添加剂的铵油炸药，所述铵油炸药中，以重量份计，包括多孔粒状硝酸铵93～95份比如93.5或94份、柴油3.5～4.5份比如3.8 或4份，以及融水活性添加剂1.5～2.5份比如1.8或2.2份，其中，所述融水活性添加剂由水与作为活性添加剂的壬基酚聚氧乙烯醚-9与脂肪醇聚氧乙烯醚-9的混合物组成，两者质量比为2：1～3：1比如2.2：1、2.5： 1或2.7：1。
根据本发明的铵油炸药，优选地，所述铵油炸药中，以重量份计，包括多孔粒状硝酸铵94～94.5份、柴油3.5～4.3份以及融水活性添加剂 1.7～2.5份。
根据本发明的铵油炸药，优选地，所述融水活性添加剂中水与活性添加剂的质量比为2.2：1～2.8：1；所述活性添加剂中壬基酚聚氧乙烯醚 -9与脂肪醇聚氧乙烯醚-9的质量比为1：2-2：1，比如1：1。
根据本发明的铵油炸药，优选地，所述铵油炸药为多孔粒状铵油炸药，其中，多孔粒状硝酸铵、柴油和融水活性添加剂的总量为100重量份。
根据本发明的铵油炸药，在一种实施方式中，所述铵油炸药由以下重量份的原料组成：
多孔粒状硝酸铵94份；
柴油4份；
融水活性添加剂2份。
根据本发明的铵油炸药，优选地，所述柴油满足以下要求：
标准色度≤3.5度，氧化安定性≤2.5mg/100ml，含硫量≤0.2wt％，凝点≥-35℃，闪点≥55℃；
所述多孔粒状硝酸铵满足以下要求：
含水量＜0.3wt％，堆积密度为0.73-0.86g/cm3，吸油率≥7wt％，以个数计粒径范围为0.50-2.50mm的粒子的粒度分布≥90％，以干基计硝酸铵含量≥99.5wt％。
为实现上述发明目的的另一个方面，本发明还提供了上述铵油炸药的制备方法，采用如下技术方案：
(1)按所述重量份数准备多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油；
(2)将所述多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油混合均匀，即得所述铵油炸药。
根据本发明的制备方法，优选地，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按所述重量份数准备多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油；
(2)分别将所述多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油加入现场混装炸药车的不同料仓内；
(3)通过操作所述现场混装炸药车的生产操作控制系统进入生产界面，选择炸药品种和生产量，启动生产，各组分边输送边混合均匀，即得所述铵油炸药。
为实现上述发明目的的再一个方面，本发明还提供了上述铵油炸药在露天矿爆破中的应用。优选地，所述露天矿爆破包括岩石松动爆破、抛掷爆破和煤层爆破。
本发明的有益效果如下：
1、本发明研发的新型活性融水铵油炸药，可以直接利用现场混装炸药车生产制备技术进行制备；虽然改变现有的炸药(即多孔粒状硝酸铵与柴油组合物)原材料组分，但无需改变现有炸药生产工艺技术，且能有效保证炸药的爆炸性能，无需增加工艺改造投入成本且原料成本低，保证了新型活性融水铵油炸药在露天爆破工程中正常应用；
2、降低现有的炸药生产成本：目前使用的多孔粒状铵油炸药组分为多孔粒状硝酸铵和柴油，多孔粒状硝酸铵的价格约为2397元/吨，柴油的价格约为6770元/吨，铵油炸药炸药的原材料成本约2637元/吨；
本发明的新型融水活性添加剂铵油炸药与现有的多孔粒状铵油炸药相比，比如增加0.6％的活性添加剂和1.4％水，柴油的比例降至4％，则新型活性融水添加剂铵油炸药的原材料生产成本约为2571元/吨，节约成本约67元/吨，由于现场常年用量大，在降本增效方面有很大的效益空间。
附图说明
图1为本发明的铵油炸药的生产应用流程图；
图2为实施例1制得的新型融水活性添加剂铵油炸药；
图3是本发明铵油炸药应用于露天煤矿抛掷爆破时的起爆网络图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图，对本发明予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明申请所附权利要求书定义的技术方案的等效改进和变形。
本发明通过调配新型活性融水添加剂，注入现场混装炸药车添加剂箱，采用现场混装炸药车生产工艺技术生产制造活性融水添加剂铵油炸药，并在露天矿各种爆破工程中进行应用。
生产过程说明(如图1所示)
(1)新型活性融水添加剂调配
新型活性添加剂为水融性有机可燃剂，通过现场工艺设备在新型活性添加剂中加入适当比例的水，调配成新型活性融水添加剂，储存至新型活性融水添加剂储罐备用，通过输送泵注入现场混装炸药车。
(2)多孔硝酸铵准备
利用叉车将吨袋包装多孔粒状硝酸铵运至斗式提升系统投料口，通过自动裁剪装置将硝酸铵包装袋划破，经上料螺旋输送至斗提机，由斗提机将多孔硝酸铵输送至两个多孔硝酸铵储存罐备用，并通过自流方式加入现场混装铵油炸药车对应料仓。
(3)柴油准备
柴油通过油槽车直接从油库运送至炸药厂加注到厢式柴油罐备用，通过厢式油罐泵送系统将柴油加入到现场混装铵油炸药车工艺油箱。
(4)新型融水活性添加铵油炸药生产
现场混装炸药车在厂区将新型融水活性添加剂、多孔粒状硝酸铵、柴油加装到相应料仓内，进入驶入爆破作业区，炸药制造工通过操作炸药生产系统进行生产，然后按爆破需求装药量将炸药装入炮孔进行爆破。
以下实施例和对比例所用原材料说明：
多孔粒状硝酸铵：购自九鼎化工集团有限公司；产品批号为 150303021c0030；白色或浅色颗粒状，目测无机械杂质，含水量＜0.3wt％，堆积密度为0.73-0.86g/cm3，吸油率≥7wt％，以个数计粒度(Φ0.50-2.50mm)％≥90％，以干基计硝酸铵含量≥99.5wt％；
柴油：-35号，购自神华煤制油化工有限公司；标准色度≤3.5度，氧化安定性≤2.5mg/100ml，含硫量≤0.2wt％，凝点≥-35℃，闪点≥55℃；
活性添加剂1：质量比为2：1的壬基酚聚氧乙烯醚-9与脂肪醇聚氧乙烯醚-9的混合物；
活性添加剂2：质量比为1：1的壬基酚聚氧乙烯醚-9与脂肪醇聚氧乙烯醚-9的混合物；
活性添加剂3：质量比为1：2的壬基酚聚氧乙烯醚-9与脂肪醇聚氧乙烯醚-9的混合物。
以下实施例和对比例中所用到的装置如下：
爆速仪：BSW-3A智能爆速仪，产自湖南湘西州奇博矿山仪器厂；
密度杯：国能准能集团炸药厂自加工，体积1L，质量708克，为不锈钢杯；
电子秤：型号为ME138，最大称量质量为5kg，正负误差2g；购自无锡市恒平工业设备有限公司；
刮刀：国能准能集团炸药厂自加工，长度为50cm，宽度为4cm，厚度为1cm，不锈钢材质；
现场混装炸药车：是对现有的现场混装炸药车改进后得到的，现有的现场混装炸药车的型号为BCLH-15，产自山西惠丰特种汽车有限公司；
现有的现场混装炸药车是用于生产活性添加融水铵油炸药，共有4 个硝酸铵储料仓，1个柴油料仓，为了使其能够生产活性添加融水铵油炸药，增加一个添加剂储料仓：
对制备得到的铵油炸药进行如下的现场质量控制：
密度控制：现场混装炸药车生产时由质量控制员进行质量控制，质量控制仪器有1L的密度杯，质量为708g，一台电子秤、一个刮刀；炸药生产稳定时质量控制员采用密度杯接样，用刮刀将杯口刮平，放到电子秤称量，测试炸药密度；
混合均匀度控制：通过质量控制员现场目测。
对制备得到的活性添加融水铵油炸药各项性能进行测试：
波阻抗：使用密度杯直接测量炸药的密度，通过爆速仪测量炸药的爆速，然后根据波阻抗＝炸药密度与爆速的乘积计算出波阻抗；
爆速：采用直径110mm pvc管接样，然后将样品送至试验场，利用爆速仪测试爆速；具体是先将样品把线与爆速仪连接，导通测试，正常后，在测试炸药样品中放入雷管起爆弹，将爆速仪设置在“测试”状态，然后通过起爆器引爆，通过爆速仪直接测试出炸药爆速；其中，把线是指外加工的铜丝漆包线，包括一号把线和二号把线，在测试爆速时，将两根把线插入炸药内部，相距400mm，炸药爆炸瞬间炸药内部高温先将一号把线融化，把线融化后与爆速仪形成通路，记录时间开始，然后爆轰波传到二号把线将其融化，与爆速仪形成通路，计时结束，得出爆轰波从一号把线传递到二号把线所用的时间，用两根把线间的距离除以该时间，得出爆速；
雷管感度：采用直径110mm pvc管接样，然后将样品送至试验场，用一发8号工业雷管插入药样中，利用起爆器引爆雷管，雷管爆炸，看炸药是否被雷管引爆，如果炸药未被雷管引爆，则炸药无雷管感度。
实施例1
铵油炸药的原料组成(重量份)：
多孔粒状硝酸铵94份；
融水活性添加剂2份，其中，水1.4份、活性添加剂1为0.6份；
柴油4份。
制备方法：
(1)按所述重量准备多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油；
(2)分别将上述原料加入现场混装炸药车的相应料斗内，混合均匀进行生产，即得所述铵油炸药(如图2所示)。
然后对制备得到的铵油炸药进行现场质量控制：取出部分铵油炸药，对其密度和均匀度进行质量检测，实测密度0.85g/cm3，理论密度 0.85g/cm3，二者一致，且目测均匀性好。
制备得到的低密度铵油炸药的波阻抗为2.69×106kg/m2·s，爆速为3167m/s，无雷管感度、安全性好。
将制备得到的铵油炸药用于露天松动台阶爆破中，单孔连续装铵油炸药500kg，一个爆破区铵油炸药装药量为100吨，爆破后岩石隆起高度约为2.5米，炸药单耗为0.4kg/m3。
炸药的布置方式和起爆方式：将制备得到的铵油炸药应用于露天煤台阶松动爆破时的起爆网络图如图3所示，为降低爆破大块率，台阶采用逐孔微差起爆方式，其中主控排延期时间65ms，雁行列100ms，在确保爆破质量的同时，通过控制延期时间，使压缩应力降低，拉伸应力提高，从而提降低振动和大块率。
实施例2
铵油炸药的原料组成(重量份)：
多孔粒状硝酸铵94份；
融水活性添加剂2.5份，其中，水1.8份、活性添加剂2为0.7份；
柴油3.5份。
制备方法：
(1)按所述重量准备多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油；
(2)分别将上述原料加入现场混装炸药车的相应料斗内，混合均匀进行生产，即得所述铵油炸药。
然后对制备得到的铵油炸药进行现场质量控制：取出部分铵油炸药，对其密度和均匀度进行质量检测，实测密度0.855g/cm3，理论密度 0.855-0.86g/cm3，二者一致，且目测均匀性好。
制备得到的低密度铵油炸药的波阻抗为2.65×106kg/m2·s，爆速为 3100m/s，无雷管感度、安全性好。
将制备得到的铵油炸药用于露天煤矿台阶松动爆破中，单孔连续装铵油炸药540kg，一个爆破区铵油炸药装药量为120吨，爆破后煤层隆起高度约为2.5米，一炸药单耗为0.42kg/m3。炸药的布置方式和起爆方式同实施例1。
实施例3
铵油炸药的原料组成(重量份)：
多孔粒状硝酸铵94份；
融水活性添加剂1.7份，其中，水1.2份、活性添加剂3为0.5份；
柴油4.3份。
制备方法：
(1)按所述重量准备多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油；
(2)分别将上述原料加入现场混装炸药车的相应料斗内，混合均匀进行生产，即得所述铵油炸药。
然后对制备得到的铵油炸药进行现场质量控制：取出部分铵油炸药，对其密度和均匀度进行质量检测，实测密度0.83g/cm3，理论密度 0.85g/cm3，二者一致，且目测均匀性好。
制备得到的铵油炸药的波阻抗为2.56×106kg/m2·s，爆速为3096m/s，无雷管感度、安全性好。
将制备得到的铵油炸药用于露天煤台阶松动爆破中，单孔连续装铵油炸药520kg，一个爆破区铵油炸药装药量为110吨，爆破后煤层隆起高度约为2.5米，炸药单耗为0.39kg/m3。炸药的布置方式和起爆方式同实施例1。
对比例1
与实施例1的区别在于将其中的融水活性添加剂替换为柴油，其余相同。对制备得到的铵油炸药进行现场质量控制：取出部分铵油炸药，对其密度和均匀度进行质量检测，实测密度0.86g/cm3，理论密度 0.86g/cm3，二者一致，且目测均匀性好。
制备得到的铵油炸药的波阻抗为2.5×106kg/m2·s，爆速为2900m/s，无雷管感度、安全性好。
对比例2
与实施例2的区别在于将其中的融水活性添加剂替换为柴油，其余相同。对制备得到的铵油炸药进行现场质量控制：取出部分铵油炸药，对其密度和均匀度进行质量检测，实测密度0.87g/cm3，理论密度 0.87g/cm3，二者一致，且目测均匀性好。
制备得到的铵油炸药的波阻抗为2.59×106kg/m2·s，爆速为2987m/s，无雷管感度、安全性好。
对比例3
与实施例3的区别在于将其中的融水活性添加剂替换为柴油，其余相同。对制备得到的铵油炸药进行现场质量控制：取出部分铵油炸药，对其密度和均匀度进行质量检测，实测密度0.85g/cm3，理论密度0.85g/cm3，二者一致，且目测均匀性好。
制备得到的低密度铵油炸药的波阻抗为2.45×106kg/m2·s，爆速为 2889m/s，无雷管感度、安全性好。

Claims (10)

1.一种含融水活性添加剂的铵油炸药，其特征在于，所述铵油炸药中，以重量份计，包括多孔粒状硝酸铵93～95份、柴油3.5～4.5份，以及融水活性添加剂1.5～2.5份，其中，所述融水活性添加剂由水与作为活性添加剂的壬基酚聚氧乙烯醚-9与脂肪醇聚氧乙烯醚-9的混合物组成，两者质量比为2：1～3：1。
2.根据权利要求1所述的铵油炸药，其特征在于，所述铵油炸药中，以重量份计，包括多孔粒状硝酸铵94～94.5份、柴油3.5～4.3份以及融水活性添加剂1.7～2.5份。
3.根据权利要求1所述的铵油炸药，其特征在于，所述融水活性添加剂中水与活性添加剂的质量比为2.2：1～2.8：1；所述活性添加剂中壬基酚聚氧乙烯醚-9与脂肪醇聚氧乙烯醚-9的质量比为1：2-2：1。
4.根据权利要求1所述的铵油炸药，其特征在于，所述铵油炸药为多孔粒状铵油炸药，其中，多孔粒状硝酸铵、柴油和融水活性添加剂的总量为100重量份。
5.根据权利要求1所述的铵油炸药，其特征在于，所述铵油炸药由以下重量份的原料组成：
多孔粒状硝酸铵94份；
柴油4份；
融水活性添加剂2份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的铵油炸药，其特征在于，所述柴油满足以下要求：
标准色度≤3.5度，氧化安定性≤2.5mg/100ml，含硫量≤0.2wt％，凝点≥-35℃，闪点≥55℃；
所述多孔粒状硝酸铵满足以下要求：
含水量＜0.3wt％，堆积密度为0.73-0.86g/cm3，吸油率≥7wt％，以个数计粒径范围为0.50-2.50mm的粒子的粒度分布≥90％，以干基计硝酸铵含量≥99.5wt％。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的铵油炸药的制备方法，其特征在于，
(1)按所述重量份数准备多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油；
(2)将所述多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油混合均匀，即得所述铵油炸药。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)按所述重量份数准备多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油；
(2)分别将所述多孔粒状硝酸铵、融水活性添加剂和柴油加入现场混装炸药车的不同料仓内；
(3)通过操作所述现场混装炸药车的生产操作控制系统进入生产界面，选择炸药品种和生产量，启动生产，各组分边输送边混合均匀，即得所述铵油炸药。
9.一种如权利要求1-6任一项所述的铵油炸药或根据权利要求7或8所述的制备方法得到的铵油炸药在露天矿爆破中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述露天矿爆破包括岩石松动爆破、抛掷爆破和煤层爆破。
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