CN1140484C - 煤矿许用粉状乳化炸药及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿许用粉状乳化炸药及其制造方法。它由(质量%)：硝酸铵75～85、辅助氧化剂5～10、有机油相材料2～6、乳化剂1～3、助溶剂1～3、消焰剂1～11、水1～5组成，采用乳化方式将氧化剂和可燃物混合成均一的乳胶，再和喷雾制粉工艺将乳胶直接制成产品。本发明提高了炸药的煤尘和可燃气安全性，爆炸性能优良，抗水性、防潮性和抗结块性及储存稳定性好，可在任何环境下进行工业化生产，彻底消除了TNT对人体和环境的危害。
Description
本发明涉及一种乳化炸药及其制造方法，特别是一种煤矿许用粉状乳化炸药及其制造方法。
通常的煤矿许用乳化炸药是以氧化剂相为分散相，分散在含有微气泡或其它多孔材料的有机燃料构成的连续相中形成的油包水型乳胶体。由于该类炸药的氧化剂相中通常含有8～15％的水，使得该类炸药的作功能力较小。同时，由于采用的油相材料大多为液态或低熔点的有机燃料。因此通常的乳化炸药在常温下为胶态，不便于存贮和使用。中国专利CN1084152已提出了一种煤矿许用粉状乳化炸药，但是由于配方和工艺上的缺陷，该炸药的性能较差，储存不稳定。
本发明的目的在于提供一种爆炸性能优良，使用方便，贮存稳定，具有较高的抗瓦斯和粉尘爆炸能力，抗水性能好，产品不含有毒成份、对人体和环境无危害，制造方法简便，适合于工厂大规模生产的具有雷管感度煤矿许用粉状乳化炸药及其制造方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种煤矿许用粉状乳化炸药，其特征在于：它由质量％的下列组份组成：硝酸铵75～85、辅助氧化剂5～10、有机油材料2～6、高分子乳化剂1～3、助溶剂1～3、水1～5、消焰剂1～11组成，其中硝酸铵、辅助氧化剂、助溶剂、消焰剂、水组成了该炸药的氧化剂相，有机油相材料和乳化剂组成了乳化炸药的油相。
一种煤矿许用粉状乳化炸药的制备方法，其特征在于其制备方法为：第一步：将硝酸铵、辅助氧化剂、助溶剂、消焰剂和水组成的混合物加热溶解并升温至110～130℃形成本炸药的氧化剂相；第二步将有机油相材料和乳化剂的混合物加热熔化并升温至110～120℃形成本炸药的油相；第三步，将第一步得到的氧化剂相加入到第二步得到的搅拌着的油相中进行乳化，形成油包水型乳化基质；第四步，将第三步制得的乳化基质经喷雾干燥或喷雾造形，直接制成煤矿许用粉状乳化炸药。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药主要氧化剂为硝酸铵，它与辅助氧化剂一起形成氧化剂相。氧化剂相中的辅助氧化剂可以是硝酸钠，硝酸钾、硝酸钙或这些化合物的混合物。辅助氧化剂的主要用途是为了调节氧平衡，同时也有降低氧化剂相溶解温度的作用。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药的氧化剂相中含有有助于氧化剂溶解的尿素。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药的消焰剂全部溶解于氧化剂相中。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药的形态为固态粉状，且具有较好流散性。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药含水量应小于炸药总质量的5％。由于含水量低，可以在不添加其它能量添加剂的基础上大大提高乳化炸药的作功能力。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药的油相材料为：石蜡、地蜡、松香、硬脂酸、沥青或这些化合物的混合物。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药的乳化剂为丁二酰亚胺系列乳化剂或它们的混合物。用丁二酰亚胺系列乳化剂生产的乳化基质其油膜强度较大，储存稳定。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药采用的消焰剂为氯化钠、氯化钾、氯化铵或它们的混合物，该类消焰剂具有较强的消焰、降温作用，明显提高了煤矿许用炸药的安全性。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药采用乳化混合—喷雾制粉的生产工艺。采用乳化工艺能制得氧化剂和可燃物高度均一的乳胶，然后采用喷雾制粉工艺将乳胶制成固态的煤矿许用粉状乳化炸药。其中乳化工艺可以采用间断式，半连续式，和连续式生产工艺，喷雾制粉工艺采用气流式雾化器，气流式雾化器包括二流式、三流式或多流式。
本发明的煤矿许用粉状乳化炸药制造方法为将硝酸铵，辅助氧化剂、助溶剂、消焰剂和水的混合物溶解并升至110～130℃，将有机油相材料和乳化剂的混合物加热熔化并升温至110～120℃。然后将氧化剂相加入到搅拌着的油相中，乳化成油包水型乳化基质。将乳化基质输送至制粉设备，基质被喷雾干燥或喷雾造形后形成煤矿许用粉状乳化炸药。
本发明与现有技术相比，其显著优点是：
(1)本发明的炸药中除了含有一般煤矿许用粉状炸药中的消焰剂外，还含有不大于5％的水，大大提高了炸药的煤尘和可燃气安全性；
(2)本发明的炸药中的每个固态颗粒仍然保持了氧化剂与可燃物高度均匀混合的乳化微观结构，因此煤矿许用粉状乳化炸药具有优良的爆炸性能；
(3)本发明的炸药中的氧化剂相表面被具有抗水性的油相材料充分包复，因此本炸药具有优良的抗水性，防潮性和抗结块性；
(4)本发明的炸药中，消焰剂被均匀地分布在氧化剂相中，增加了消焰剂的消焰效率，从而提高了炸药的煤尘和可燃气安全性；
(5)本发明的炸药体系中采用的高分子乳化剂和油相材料形成的油膜具有较高的强度，大大提高了炸药储存稳定性；
(6)本炸药采用乳化混合—喷雾制粉的制造方法工艺简单，工艺性能好，可以在任何环境条件下进行工业化规模生产；
(7)本炸药的原材料成本比2号煤矿粉状铵梯炸药下降400元/吨；
(8)本炸药不含有通常煤矿许用粉状铵梯炸药中含有的TNT，因此彻底消除了TNT对人体和环境的危害。
效果对比见下表：
| 爆速/m/s | 殉爆/cm | 作功能力/ml | 安全性g | ||
| 煤矿许用粉状乳化炸药(本发明) | 1级 | 4000 | 10～20 | 330 | 250 |
| 2级 | 3900 | 10～20 | 320 | 314 | |
| 3级 | 3800 | 10～15 | 300 | 500 | |
| 现有煤矿许用粉状乳化炸药 | 1级 | 2900～3200 | 6～14 | 298 | 100 |
| 2级 | 2900～3200 | 6～14 | 296 | 180 | |
| 3级 | 2700～3200 | 5～14 | 240 | 400 | |
| 煤矿许用铵梯炸药 | 1级 | 2600 | 3 | 250 | 100 |
| 2级 | 2600 | 2 | 240 | 180 |
附图为本发明的煤矿许用粉状乳化炸药工艺流程框图。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。本发明提出的煤矿许用粉状乳化炸药所采用的各种原材料均符合化工部部颁标准或企业标准。
实施例1。(以制取500公斤煤矿许用粉状乳化炸药为例)
选择煤矿许用粉状乳化炸药各组分的质量百分数为：硝酸铵76，硝酸钠9，硝酸钙1，尿素1，氯化铵3，水3，石蜡2，地蜡1.2，松香0.5，硬脂酸0.1，沥青0.8，<8045>2.4。
按照上述配比准确称量硝酸铵380公斤，硝酸钠45公斤，硝酸钙5公斤，尿素5公斤，氯化铵15公斤，水15公斤，石蜡10公斤，地蜡6公斤，松香2.5公斤，硬脂酸0.5公斤，沥青4公斤，<8045>12公斤。
操作步骤：第一步将硝酸铵、硝酸钠、硝酸钙、尿素、氯化铵和水加热溶解并升温至130℃；第二步将石蜡，地蜡，松香，硬脂酸，沥青，<8045>加热熔化并升温至120℃；第三步氧化剂相和油相材料经一级乳化器或二级乳化器乳化成乳胶基质；第四步将第三步制得的乳化基质经二流体、三流体或多流体喷嘴喷雾制粉，直接制得煤矿许用粉状乳化炸药。
实施例2。(以制取500公斤粉状乳化炸药为例)
选择煤矿许用粉状乳化炸药各组分的质量百分数为：硝酸铵80，硝酸钾4，硝酸钙2，尿素1，氯化钾3，水3，石蜡2.0，地蜡1.0，松香0.7，硬脂酸0.1，沥青0.8，<8045>2.4。
按照上述配比准确称量硝酸铵400公斤，硝酸钾20公斤，硝酸钙10公斤，尿素5公斤，氯化钾15公斤，水15公斤，石蜡10公斤，地蜡5公斤，松香3.5公斤，硬脂酸0.5公斤，沥青4公斤，<8045>12公斤。
操作步骤及试验条件同实施例1。测得爆炸性能为：爆速4150m/s，猛度18mm，做功能力322ml，殉爆距离16cm，半数引火量240g。
实施例3。(以制取500公斤粉状乳化炸药为例)
煤矿许用粉状乳化炸药各组分的质量百分数为：硝酸铵83，硝酸钠3，尿素1，氯化钠3，水3，石蜡1.8，地蜡1.2，松香1.0，硬脂酸0.1，沥青0.5，<8045>2.4。
按照上述配比准确称量硝酸铵415公斤，硝酸钠15公斤，尿素5公斤，氯化钠15公斤，水15公斤，石蜡9公斤，地蜡6公斤，松香5公斤，硬脂酸0.5公斤，沥青2.5公斤，<8045>12公斤。
操作步骤及试验条件同实施例1。测得爆炸性能为：爆速4100m/s，猛度16mm，做功能力315ml，殉爆距离15cm，半数引火量230g。
实施例4。(以制取500公斤粉状乳化炸药为例)
选择选择煤矿许用粉状乳化炸药各组分的质量百分数为：硝酸铵75，硝酸钠5，硝酸钾2，尿素2，氯化铵6，水3，石蜡1.8，地蜡1.2，松香1.0，硬脂酸0.1，沥青0.5，<8045>2.4。
按照上述配比准确称量硝酸铵375公斤，硝酸钠25公斤，硝酸钾10公斤，尿素10公斤，氯化铵30公斤，水15公斤，石蜡9公斤，地蜡6公斤，松香5公斤，硬脂酸0.5公斤，沥青2.5公斤，<8045>12公斤。
操作步骤及试验条件同实施例1。测得爆炸性能为：爆速3900m/s，猛度16mm，做功能力315ml，殉爆距离15cm，半数引火量310g。
实施例5。(以制取500公斤粉状乳化炸药为例)
选择煤矿许用粉状乳化炸药各组分的质量百分数为：硝酸铵72，硝酸钠5，硝酸钙2，尿素2，氯化钾9，水3，石蜡1.6，地蜡1.4，松香1.0，硬脂酸0.1，沥青0.5，<8045>2.4。
按照上述配比准确称量硝酸铵360公斤，硝酸钠25公斤，硝酸钙10公斤，尿素10公斤，氯化钾45公斤，水15公斤，石蜡8公斤，地蜡7公斤，松香5公斤，硬脂酸0.5公斤，沥青2.5公斤，<8045>12公斤。
操作步骤及试验条件同实施例1。测得爆炸性能为：爆速3820m/s，猛度15.6mm，做功能力305ml，殉爆距离9cm，半数引火量500g，
Claims (10)
1、一种煤矿许用粉状乳化炸药，其特征在于：它由质量％的下列组份组成：硝酸铵75～85、辅助氧化剂5～10、有机油相材料2～6、高分子乳化剂1～3、助溶剂1～3、水1～5、消焰剂1～11组成；其中硝酸铵、辅助氧化剂、助溶剂、消焰剂、水组成了该炸药的氧化剂相，有机油相材料和乳化剂组成了乳化炸药的油相。
2、根据权利要求1所述的煤矿许用粉状乳化炸药，其特征在于辅助氧化剂为硝酸钠、硝酸钾、硝酸钙或这些化合物的混合物。
3、根据权利要求1或2所述的煤矿粉状乳化炸药，其特征在于该炸药的有机油相材料为石蜡、地蜡、松香、硬脂酸、沥青或这些化合物的混合物。
4、根据权利要求1或2所述的煤矿许用粉状乳化炸药，其特征在于乳化剂为丁二酰亚胺系列乳化剂。
5、根据权利要求1或2所述的煤矿许用粉状乳化炸药，其特征在于助溶剂为尿素。
6、根据权利要求1或2所述的煤矿许用粉状乳化炸药，其特征在于消焰剂为氯化钠、氯化钾、氯化铵或它们的混合物。
7、根据权利要求1所述的煤矿许用粉状乳化炸药的制备方法，其特征在于其制造方法包括如下步骤：
第一步，将硝酸铵、辅助氧化剂、助溶剂、消焰剂和水组成的混合物加热升温至110～130℃形成煤矿许用粉状乳化炸药的氧化剂相；
第二步，将有机油相材料和乳化剂组成的混合物加热升温到110～120℃，形成煤矿许用粉状乳化炸药的油相；
第三步，将第一步形成的氧化剂相加入到第二步形成的搅拌着的油相中，乳化成油包水型乳化基质；
第四步，将第三步制得的乳化基质输送到喷雾制粉设备制成煤矿许用粉状乳化炸药。
8、根据权利要求7所述的煤矿许用粉状乳化炸药的制造方法，其特征在于乳化混合一喷雾制粉工艺中的喷雾制粉雾化器为气流式雾化器。
9、根据权利要求7或8所述的煤矿许用粉状乳化炸药的制造方法，其特征在于气流式雾化器为二流式、三流式、或多流式。
10、根据权利要求7或8所述的煤矿许用粉状乳化炸药的制造方法，其特征在于消焰剂全部溶解于氧化剂相中。
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