CN114736083B - 一种低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工业炸药技术领域，特别涉及一种低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药及其制备方法，所述方法包括：(1)将硝酸铵、硝酸钠和水混合加热溶解至溶液温度为95～115℃，制得水相备用；将乳化剂和燃料油混合并加热至溶液温度为90～100℃，制得油相备用；(2)将步骤(1)中所制水相缓慢加入油相中，搅拌混合制得乳胶基质；(3)将步骤(2)中刚制备好的乳胶基质加入到硅藻土和大理石粉的混合物中分散混合均匀，冷却至45℃以下，过10目筛，即得所述的粒状乳化炸药；本发明提供的方法具有制备工艺简单的优点，且制备得到的炸药具有颗粒均匀、流散性好、使用安全和爆速稳定的优点。

Description

一种低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药及其制备方法
技术领域
本发明属于工业炸药技术领域，特别涉及一种低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药及其制备方法。
背景技术
金属爆炸焊接是低爆速炸药的一个应用方向，具体是利用炸药爆炸所产生的能量使金属板界面之间因受压产生剧烈的塑性变形而紧密地结合在一起，形成良好的焊接界面。在金属爆炸焊接过程中，所使用炸药的爆速过高，会使两个焊接板之间来不及排气，在焊接界面间产生鼓包；炸药的爆速过低，会使覆板撞击力弱，造成焊接界面结合不牢固。因此所使用炸药的爆速必须控制在一定范围内，才能得到优质的焊接界面。因此，在金属爆炸焊接中，一般所使用的炸药的爆速应为2000～2400m/s，而工业炸药的爆速为2800m/s～5800m/s，这就要求降低炸药的爆速。
目前，低爆速炸药通常是在爆炸焊接的现场，将膨化硝酸铵炸药或粉状乳化炸药等粉状类炸药与食盐、珍珠岩、石粉、木粉等，通过人工混拌后，再通过多次筛混，制得低爆速爆炸焊接粉状炸药，这种方法不能保证炸药各组份混合的均匀性，特别是夏天时，炸药易吸湿，炸药爆炸性能不稳定，使爆炸焊接的覆板表面出现大波纹，而且现场混药劳动强度大，污染环境，不利于安全生产。另一种方法是将多孔粒状硝酸铵破碎后，在爆炸焊接现场通过混装车与柴油、珍珠岩、铝粉等混合制得低爆速爆炸焊接炸药，这种炸药需要加入金属铝粉提高起爆感度，成本高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有爆炸焊接炸药存在的生产成本高、现场混药污染环境、安全性差、工人劳动强度大、混药不均匀、炸药吸湿和爆速不稳定等问题，提供一种低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药的制备方法，该方法具有制备工艺简单的优点，且制备得到的炸药具有颗粒均匀、流散性好、使用安全和爆速稳定的优点。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种制备低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药的方法，包括以下步骤：
(1)将硝酸铵、硝酸钠和水混合加热溶解至溶液温度为95～115℃，制得水相备用；将乳化剂和燃料油混合并加热至溶液温度为90～100℃，制得油相备用；
(2)将步骤(1)中所制水相缓慢加入油相中，搅拌混合制得乳胶基质；
(3)将步骤(2)中刚制备好的乳胶基质加入到硅藻土和大理石粉的混合物中分散混合均匀，冷却至45℃以下，过10目筛，即得所述的粒状乳化炸药。
在本发明提供的制备方法中，通过将刚制备好的乳胶基质加入到硅藻土和大理石粉的混合物中进行分散混合，由于乳胶基质在高温下具有较好的流动性和粘结性，易于与硅藻土颗粒和大理石粉分散混合，且易于包覆在硅藻土颗粒和大理石粉这两种固体颗粒的表面，对提高混合物的均匀性起着重要作用；
在具体的材料选择上，由于硅藻土颗粒为蓬松状颗粒，其内部为网状结构且含有大量微小气泡，当乳胶基质与硅藻土颗粒混合后，形成的炸药颗粒较为干燥，且油包水型的乳胶基质不易吸湿，流散性好；当高温的乳胶基质与硅藻土颗粒混合时，乳胶基质包覆在硅藻土的表面并封闭着微气泡，在爆炸反应时形成“热点”，进而提高炸药的起爆感度和传爆感度。硅藻土本身具有强烈的吸水性和吸油性，当乳胶基质与硅藻土混合时，能吸收乳胶基质中的水份和燃料油，并随着炸药的冷却降温，乳胶基质内部的硝酸铵析晶，经过筛后，颗粒之间不粘结，最终形成颗粒状的低爆速乳化炸药；
此外，在本发明选择的材料中，硅藻土颗粒的主要成分是二氧化硅，大理石粉的主要成分是碳酸钙，在爆炸反应时不参与反应，稀释了爆轰反应区的能量，有效降低了前沿冲击波的压力，进而降低了炸药爆轰传播的速度；所述的大理石粉本身不易吸湿，且密度大，能有效提高炸药的布药密度，且成本低，有效降低炸药的成本。
此外，在本发明的制备工艺中，所述的粒状乳化炸药不需要在爆炸焊接现场配制，减少了对环境的污染，减少了工人的劳动强度。
进一步的，根据本发明提供的方法，本发明中，所述硅藻土为20～80目颗粒，堆积密度为0.2～0.4g/cm3。所述大理石粉为20～80目颗粒，堆积密度为1.3～1.5g/cm3。
本发明中，通过将上述颗粒物的粒度限定在20～80目，特别是优选20～80目的硅藻土颗粒，其内部空间呈网状结构，当炸药爆炸时提供“热点”，对提高炸药的爆轰感度起决定作用。此外，相比于现有技术中采用珍珠岩或中空树脂材料等密度小于0.1g/cm3的气泡载体，本发明中掺入的硅藻土颗粒和大理石粉在使用时不易产生粉尘颗粒物，即降低了对周边环境的污染，具有较好的环保优势。
根据本发明提供的方法，本发明中，所述乳胶基质中各原料组分的用量可以在较宽的范围内进行选择，作为优选的，所述乳胶基质由以下重量份的原料组分制备而成：硝酸铵40～65份、硝酸钠1.2～3份、水4～6份、燃料油2.2～3份、乳化剂1～1.5份。
基于上述配方，所述乳胶基质的水相中硝酸钠含量和水含量较低，析晶点高，使得炸药成品中水含量较少，防止了颗粒之间的粘结，常温下成固体颗粒状，具有流散性好的优点；配合硅藻土颗粒本身所具有的较强吸附性，当乳胶基质与硅藻土颗粒混合后，形成的炸药颗粒较为干燥，且油包水型的乳胶基质不易吸湿，流散性好。
本发明中，所述的燃料油可选择本领域人员所常用的，具体可选择为机油、柴油、石蜡、重油中的一种，或其组合。
本发明中，所述乳化剂的作用是降低油-水两相界面能，使内相溶液被包覆在高强度油膜内，从而达到稳定状态，所述的乳化剂可采用本领域人员所常用的，例如以失水山梨醇单油酸酯(商业名称：Span 80)为代表的脂肪酸酯类、以丁二酰亚胺为代表的聚异丁烯丁二酸酐衍生物以及复合乳化剂。
其中，Span 80的优点是乳化力强，成本低，性价比高；以丁二酰亚胺为代表的聚异丁烯丁二酸酐衍生物，具体可举出市售牌号为T151、T152、T154、T155的高分子乳化剂；所述的复合乳化剂是以Span 80、聚异丁烯丁二酸酐衍生物和其他添加剂按照一定比例复配的复合物，可发挥两类乳化剂的优点。
根据本发明提供的方法，本发明中，所述粒状乳化炸药中各原料组分的用量可以在较宽的范围内进行选择，作为优选的，所述的粒状乳化炸药由以下重量份的原料组分制备而成：乳胶基质55～70份、硅藻土15～20份、大理石粉15～25份。
本发明还提供了一种基于上述方法制备得到的低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药，所述粒状乳化炸药的爆速为2000～2400m/s。
基于本发明提供的粒状乳化炸药爆速低，且稳定性好，可广泛适用于不同金属爆炸材料的爆炸焊接。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1、基于本发明提供的粒状乳化炸药，其中不含有毒有害成分，各组分混合均匀性好，且生产工艺简单，生产过程中无任何粉尘污染，适合于工业化生产；
2、在本发明提供的粒状乳化炸药中，由于采用了油包水型的乳胶基质，不易吸湿，流散性好，便于布药；
3、本发明提供的粒状乳化炸药，爆速低，且稳定性好，能满足不同金属爆炸焊接用炸药的要求；
4、基于本发明提供的技术方案，所述的粒状乳化炸药不需要在爆炸焊接现场配制，减少了对环境的污染，减少了工人的劳动强度。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明提供的粒状乳化炸药，利用下述方法检测性能。
用密度测量杯测量所制得粒状乳化炸药的堆积密度，测试3组取平均值；
采用BSW-3A型爆速测试仪测量所制得粒状乳化炸药的爆速，测试爆速试验是将粒状乳化炸药倒入长度为50cm，宽度为5cm，高度为5cm的纸盒中，布药厚度为32～40mm，两个测爆速的探针间距为10cm，且要求第一个探针与起爆雷管的距离不小于15cm，测试2组取平均值。
本发明实施例所用原料来源：
硝酸铵，工业级(≥99.5％)，购自淮南舜泰化工有限公司；
硝酸钠，工业级，购自淮南舜泰化工有限公司；
柴油、机油、石蜡、乳化剂，购自江南化工股份有限公司；
硅藻土，购自长白朝鲜族自治县鑫鑫硅藻土有限公司，平均粒径为280μm，堆积密度0.25g·cm-3；
大理石粉，购自眉县新晨工贸有限公司。
实施例1
本实施例提供了一种粒状乳化炸药的制备方法，制备的操作步骤如下：
(1)称取43.18Kg硝酸铵、2.75Kg硝酸钠、5.22Kg水，加热混合到105℃制得水相；
称取1Kg柴油、1.48Kg机油、1.37Kg SP-80乳化剂，加热混合到100℃制得油相；
(2)将水相加入油相中，转速为1000转/分搅拌混合3分钟，制得乳胶基质；
(3)将刚制备好的乳胶基质55kg与20Kg硅藻土和25Kg大理石粉中搅拌分散混合，形成均匀松散的物料；
所得物料冷却至45℃以下过10目筛，即制得所述的粒状乳化炸药。
经测试，上述制得的产品性能：当布药厚度为32mm时，布药密度为0.71g/cm3，爆速为2052m/s。
实施例2
本实施例提供了一种粒状乳化炸药的制备方法，制备的操作步骤如下：
(1)称取60.55Kg硝酸铵、1.4Kg硝酸钠、4.2Kg水，加热混合到100℃制得水相；
称取1.4Kg柴油、1.4Kg石蜡、1.05Kg T-152高分子乳化剂，加热混合到100℃制得油相；
(2)将水相加入油相中，转速为980转/分搅拌混合3分钟，制得乳胶基质；
(3)将刚制备好的乳胶基质70kg与硅藻土颗粒15Kg，大理石粉15Kg中搅拌分散混合，形成均匀松散的物料；
所得物料冷却至45℃以下过10目筛，即制得所述的粒状乳化炸药。
经测试，上述制得的产品性能：当布药厚度为40mm时，布药密度为0.79g/cm3，爆速为2386m/s。
实施例3
本实施例提供了一种粒状乳化炸药的制备方法，制备的操作步骤如下：
(1)称取50.5Kg硝酸铵、2.5Kg硝酸钠、5.62Kg水，加热混合到105℃制得水相；
称取2Kg机油、0.63Kg石蜡、1.25Kg SP-80乳化剂，加热混合到100℃制得油相；
(2)将水相加入油相中，转速为1050转/分搅拌混合3分钟，制得乳胶基质；
(3)将刚制备好的乳胶基质62.5kg与17.5Kg硅藻土和20Kg大理石粉中搅拌分散混合，形成均匀松散的物料；
所得物料冷却至45℃以下过10目筛，即制得所述的粒状乳化炸药。
经测试，上述制得的产品性能：当布药厚度为32mm时，布药密度为0.74g/cm3，爆速为2239m/s。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种制备低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将硝酸铵、硝酸钠和水混合加热溶解至溶液温度为95~115℃，制得水相备用；将乳化剂和燃料油混合并加热至溶液温度为90~100℃，制得油相备用；
（2）将步骤（1）中所制水相缓慢加入油相中，搅拌混合制得乳胶基质；
（3）将步骤（2）中刚制备好的乳胶基质加入到硅藻土和大理石粉的混合物中分散混合均匀，冷却至45℃以下，过10目筛，即得所述的粒状乳化炸药；
所述硅藻土为20~80目颗粒；
所述硅藻土的堆积密度为0.2~0.4g/cm3；
所述大理石粉为20~80目颗粒；
所述大理石粉的堆积密度为1.3~1.5 g/cm3；
步骤（3）中，所述的粒状乳化炸药由以下重量份的原料组分制备而成：乳胶基质 55~70份、硅藻土 15~20份、大理石粉 15~25份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述乳胶基质由以下重量份的原料组分制备而成：硝酸铵 40~65份、硝酸钠 1.2~3份、水 4~6份、燃料油 2.2~3份、乳化剂 1~1.5份。
3.一种根据权利要求1-2任意一项所述的方法制备得到的低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药。
4.根据权利要求3所述的低爆速爆炸焊接粒状乳化炸药，其特征在于，所述粒状乳化炸药的爆速为2000~2400m/s。
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