CN115124395A - 一种液态复合油相、制备方法以及膨化硝铵炸药 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液态复合油相、制备方法以及膨化硝铵炸药，属于炸药技术领域。一种液态复合油相，由如下质量百分比的原料制成：白蜡40‑50％，复合油相蜡35‑45％，十二烷基苯磺酸钠2.5‑3.5％，十八烷胺乙酸酯2‑3％，余量为硅藻土。本发明上述技术方案提高膨化硝铵炸药的密度均匀性、流散性以及爆破性能。

Description

一种液态复合油相、制备方法以及膨化硝铵炸药

技术领域

本发明属于炸药技术领域，具体涉及一种液态复合油相、制备方法以及膨化硝铵炸药。

背景技术

膨化硝铵炸药由于具有原料来源广泛、组成简单、制造工艺简洁、成本低、做功能力大及安全性好等优点，成为露天矿山及井下无水爆破工程中使用最为广泛的工业炸药品种。膨化硝铵炸药组分中含有4％的复合油相材料，应用各种不同物理混合技术，将复合油同膨化硝酸铵颗粒有机地混合，使复合油均匀涂覆与硝酸铵晶体表面，形成具有硝酸铵-复合油较大反应界面的混合炸药体系，形成的膨化硝铵炸药，能够保持炸药的零氧平衡，使炸药发挥最大威力。

在现有技术中，专利文献CN100548937A公开了一种含硝基甲烷的复合油相，特别是用于粉状硝铵炸药的复合油相，包括下列重量份的原料：固体燃料油72-92、液体燃料油5.0-20、硝基甲烷2.0-5.0、β萘磺酸钠盐与甲醛缩合物1.0-3.0，该发明还公开其制造方法。方法为先将固体燃料油熔化后，分别依次加入液体燃料油、有机酸盐醛类缩合物和硝基甲烷搅拌混合，冷却后包装。该发明优点是它的燃烧热值高，粘度小，易于分散在粉状硝酸铵颗粒表面，形成防潮、防结块和抗水的油膜。

又如，专利文献CN102311297A针对现有膨化硝铵炸药密度低、体积威力小、易结块的不足，提出了改性膨化硝铵炸药，其技术方案为：由下列原料混合而成，原料按重量百分比为：膨化硝铵为80～90％，谷壳为3～5％，柴油为2～3％，复合蜡为1～2％，十八烷胺为0.10～0.12％，氟化钙为0.2—0.5％，多孔粒状硝酸铵为2～12％。

再如，专利文献CN110386852A提出一种膨化硝铵炸药及其制备方法；由以下重量份的原料制备而成：91-93份膨化硝铵；3.5-4.5份煤粉；3-4份复合油相；3-4份硫酸铜；所述复合油相包括柴油和复合蜡，所述柴油和复合蜡重量比为3-4∶1-2。通过选用煤粉代替木粉作为膨化硝铵炸药的可燃剂，同时加入了硫酸铜，并对复合油相的成分配比进行了协同改进，使得制得的膨化硝铵炸药相比传统的木粉作为可燃剂的膨化硝酸炸药，性能大大提高。

专利文献CN110803970A公开了一种防结块膨化硝铵炸药的制备方法，涉及膨化硝铵炸药技术领域，其包括以下步骤：步骤S1.在浓度为90-91％的硝酸铵溶液中加入浓度为20-30％的氨水，调节硝酸铵溶液的PH值保持在7.5-8.5；步骤S2.在100重量份的硝酸铵溶液中加入0.10-0.15重量份的膨化剂，然后将硝酸铵溶液加热膨化成粉状硝酸铵；步骤S3.将粉状硝酸铵加入混合机内，然后加入4重量份的烘干木粉、4重量份的油相材料和0.1重量份的生石灰粉；步骤S4.将混合物降温、除湿，然后混匀得到膨化硝铵炸药。

由上述文献可知，膨化硝铵炸药的性能是多方面的，同时也可以从多个维度进行优化，但是目前对膨化硝铵炸药的爆炸效果还有待进一步提升。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的第一个技术问题是，提供一种质量稳定的液态复合油相，以兼顾并提高膨化硝铵炸药的密度均匀性、流散性以及爆破性能。

本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种利用上述液态复合油相的制备方法。

本发明所要解决的另一个技术问题是，提供一种利用上述液态复合油相的膨化硝铵炸药。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种液态复合油相，由如下质量百分比的原料制成：白蜡40-50％，复合油相蜡35-45％，十二烷基苯磺酸钠2.5-3.5％，十八烷胺乙酸酯2-3％，余量为硅藻土。

优选地，所述白蜡的密度0.95-0.960kg/m3，熔点61-65℃，闪点158°F，折射率n20/D为1.485-1.505。

优选地，所述硅藻土的粒径为200目以上。

上述液态复合油相的制备方法，包括以下步骤：将石蜡和复合油相蜡加热熔化，加入十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯继续加热熔化，最后加入硅藻土调和均匀，冷却，得液态复合油相。

优选地，所述石蜡和复合油相蜡加热熔化的温度为70-80℃，时间为2-3小时。

优选地，所述十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯继续加热熔化的温度为70-80℃，时间为1-1.5小时。

一种含上述液态复合油相的膨化硝铵炸药，由如下质量百分比的原料制成：硝酸铵90-93％、烷基萘磺酸缩聚物钠盐0.1-0.5％、液态复合油相3-5％、木粉3-5％。

上述膨化硝铵炸药的制备方法，按以下步骤进行：

(1)制备水相：将硝酸铵加入到硝酸铵重量5-7％的水中，加热至120-130℃并不断搅拌至硝酸铵完全溶解，形成硝酸铵溶液；然后向硝酸铵溶液中添加烷基萘磺酸缩聚物钠盐，搅拌均匀后得到水相；

(2)制备液态复合油相：将液态复合油相加热熔化后，温度控制在120-130℃，保温备用；

(3)混合、膨化结晶：将步骤(1)中的水相和步骤(2)中的液态复合油相混合均匀后，在-0.090Mpa～-0.093Mpa真空环境通过喷枪雾化膨化结晶后，再加入木粉混合均匀，形成混合粉末，然后将混合粉末凉至45℃以下进行装药、包装，即制备得到膨化硝铵炸药。

其中，对于步骤(1)中水的加入量可以选择为硝酸铵重量的5％、6％或7％；加热温度可以选择120℃、123℃、125℃或130℃。对于步骤(2)中加热的温度可以选择120℃、123℃、125℃或130℃。对于步骤(3)中真空度可以选择-0.090Mpa、-0.091Mpa、-0.092Mpa或-0.093Mpa。

对膨化硝铵炸药而言，流散性是衡量膨化硝铵炸药质量的一项主要指标，流散性是粉状物质特有的一种属性，致使膨化硝铵炸药流散性比较差的原因比较多，如：膨化效果、含水量、温度、复合油相材料等。从本质上来看，膨化硝铵炸药是一种晶体多孔隙、粗糙、质量轻等不规则外形结构，颗粒之间的接触面积比较大，摩擦系数大，相互之间的作用比较强。此外，膨化硝铵炸药中还含有油相材料，粘度比较大的油相在硝酸铵内外表面渗透、吸附、黏结，从而影响膨化硝铵炸药的流散性。在进行膨化硝铵炸药装药、炮孔安装时，非常容易形成“桥架”现象，影响膨化硝铵炸药生产质量、生产效率、爆炸效果等。此外，油相材料的质量不仅影响膨化硝铵炸药的流散性，还会影响产品的密度均匀性，最终影响爆破效果。因此，对油相材料的改进非常关键。实际生产中，需要结合膨化硝铵炸药的特点和爆炸性能的要求、流散性的要求，合理配制油相材料，采用复合搭配的手段替代单一原料，从而有效提升膨化硝铵炸药的流散性。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明液态复合油相由白蜡、复合油相蜡、十二烷基苯磺酸钠、十八烷胺乙酸酯和硅藻土配制而成，所用白蜡的物化参数为密度0.95-0.960kg/m³，熔点61-65℃，闪点158°F，折射率n20/D1.485-1.505，复合油相蜡为半精炼蜡，含油量为30-35％，两种组分经配比后的滴熔点为58.2-62℃，100g、25℃下针入度为65.3-72 10^-1mm，100℃下运动粘度为5.4-5.8mm²/s，上述油相材料在硝铵表面的铺展性以及膨化硝铵微孔的吸附性优异，有利于提高膨化硝铵炸药产品的爆炸性能、装药密度、贮存性能及其流散性。

十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯是油相材料的重要组分，不仅具有增强硝铵炸药的防潮、防结块能力，而且可以提高硝酸铵-油相材料反应界面，从而进一步提高膨化硝按炸药的爆炸性能。

添加适量的硅藻土可进一步改善油相材料在膨化硝铵中的铺展性及吸附性能，从而更为显著地提高复合油相的整体效果，提升炸药的爆炸性能。

采用上述液态复合油相制得的膨化硝铵炸药的药卷密度为0.80-0.83g/cm³，水分含量小于0.2％，殉爆距离7cm以上，爆轰速度3600m/s以上，猛度15mm以上，做功能力310mL以上，爆轰性能具有明显的提升，高标准符合GB28286-2012二级岩石炸药的规定；流散性可达到5-7s，流散性优异，利于装填密实；质量保证期不小于180d。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

若无特殊说明，所有原料均来源于市售产品，且若无特殊说明，则不含有除不可避免的杂质以外的其他未明确指出的组分。

白蜡，特性：

颜色与性状	为白色或淡黄色固体，有光泽
		密度	0.950-0.960
熔点	61-65℃(lit.)
		闪点	158°F
折射率	n20/D 1.485-1.505

复合油相蜡为半精炼蜡，含油量为30-35％，购自珠海市杰大石油化工有限公司；

硅藻土的粒径为200目以上。

实施例1

液态复合油相按以下步骤进行制备：

提供白蜡、复合油相蜡、十二烷基苯磺酸钠、十八烷胺乙酸酯和硅藻土，按下述质量百分比称取原料：白蜡40％，复合油相蜡45％，十二烷基苯磺酸钠3％，十八烷胺乙酸酯3％，硅藻土9％；

将石蜡和复合油相蜡加热熔化，温度为70℃，时间为3小时；加入十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯继续加热熔化，温度为70℃，时间为1.5小时；最后加入硅藻土调和均匀，冷却，得液态复合油相。

实施例2

液态复合油相按以下步骤进行制备：

提供白蜡、复合油相蜡、十二烷基苯磺酸钠、十八烷胺乙酸酯和硅藻土，按下述质量百分比称取原料：白蜡42％，复合油相蜡43％，十二烷基苯磺酸钠3.5％，十八烷胺乙酸酯3％，硅藻土8.5％；

将石蜡和复合油相蜡加热熔化，温度为75℃，时间为2.5小时；加入十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯继续加热熔化，温度为75℃，时间为1.2小时；最后加入硅藻土调和均匀，冷却，得液态复合油相。

实施例3

液态复合油相按以下步骤进行制备：

提供白蜡、复合油相蜡、十二烷基苯磺酸钠、十八烷胺乙酸酯和硅藻土，按下述质量百分比称取原料：白蜡45％，复合油相蜡40％，十二烷基苯磺酸钠2.5％，十八烷胺乙酸酯2.5％，硅藻土10％；

将石蜡和复合油相蜡加热熔化，温度为80℃，时间为2小时；加入十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯继续加热熔化，温度为80℃，时间为1小时；最后加入硅藻土调和均匀，冷却，得液态复合油相。

实施例4

液态复合油相按以下步骤进行制备：

提供白蜡、复合油相蜡、十二烷基苯磺酸钠、十八烷胺乙酸酯和硅藻土，按下述质量百分比称取原料：白蜡50％，复合油相蜡35％，十二烷基苯磺酸钠3.5％，十八烷胺乙酸酯2％，硅藻土9.5％；

将石蜡和复合油相蜡加热熔化，温度为78℃，时间为2.3小时；加入十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯继续加热熔化，温度为78℃，时间为1.2小时；最后加入硅藻土调和均匀，冷却，得液态复合油相。

实施例5

一种膨化硝铵炸药，由如下质量百分比的原料制成：硝酸铵91.2％、烷基萘磺酸缩聚物钠盐0.2％、液态复合油相3.6％、木粉5％。

液态复合油相为实施例1制备的材料。

膨化硝铵炸药的制备方法，按以下步骤进行：

(1)制备水相：将硝酸铵加入到硝酸铵重量6％的水中，加热至125℃并不断搅拌至硝酸铵完全溶解，形成硝酸铵溶液；然后向硝酸铵溶液中添加烷基萘磺酸缩聚物钠盐，搅拌均匀后得到水相；

(2)制备液态复合油相：将液态复合油相加热熔化后，温度控制在125℃，保温备用；

(3)混合、膨化结晶：将步骤(1)中的水相和步骤(2)中的液态复合油相混合均匀后，在-0.092Mpa真空环境通过喷枪雾化膨化结晶后，再加入木粉混合均匀，形成混合粉末，然后将混合粉末凉至45℃以下进行装药、包装，即制备得到膨化硝铵炸药。

实施例6

一种膨化硝铵炸药，由如下质量百分比的原料制成：硝酸铵92.3％、烷基萘磺酸缩聚物钠盐0.3％、液态复合油相4.4％、木粉3％。

液态复合油相为实施例2制备的材料；膨化硝铵炸药的制备方法，参阅实施例6。

实施例7

一种膨化硝铵炸药，由如下质量百分比的原料制成：硝酸铵90％、烷基萘磺酸缩聚物钠盐0.5％、液态复合油相5％、木粉4.5％。

液态复合油相为实施例3制备的材料；膨化硝铵炸药的制备方法，参阅实施例6。

实施例8

一种膨化硝铵炸药，由如下质量百分比的原料制成：硝酸铵93％、烷基萘磺酸缩聚物钠盐0.1％、液态复合油相3％、木粉3.9％。

液态复合油相为实施例4制备的材料；膨化硝铵炸药的制备方法，参阅实施例6。

对比例1

与实施例2不同的是：省略十二烷基苯磺酸钠，按下述质量百分比称取原料：白蜡42％，复合油相蜡43％，十八烷胺乙酸酯6.5％，硅藻土8.5％。膨化硝铵炸药的制备同实施例5。

对比例2

与实施例2不同的是：省略十八烷胺乙酸酯，按下述质量百分比称取原料：白蜡42％，复合油相蜡43％，十二烷基苯磺酸钠6.5％，硅藻土8.5％。膨化硝铵炸药的制备同实施例5。

对比例3

与实施例2不同的是：按下述质量百分比称取原料：白蜡50％，复合油相蜡40％，十二烷基苯磺酸钠4％，十八烷胺乙酸酯4％，硅藻土2％。膨化硝铵炸药的制备同实施例5。

对比例4

与实施例3不同的是：按下述质量百分比称取原料：白蜡45％，复合油相蜡40％，硬脂酸2.5％，十八烷基伯胺2.5％，硅藻土10％。膨化硝铵炸药的制备同实施例5。

对比例5

与实施例5不同的是：烷基萘磺酸缩聚物钠盐以分散剂NNO替代。

测试结果：

分别测试实施例5-8和对比例1-5制备的膨化硝铵炸药(药卷规格为32mm±1mm，药卷质量为150g±3g)的药卷密度、水分、殉爆距离、爆速、猛度、做功能力、流散性、撞击感度、摩擦感度和炸药爆炸后有毒气体含量进行测定。

测定方法：

药卷密度、水分和殉爆距离参照MT/T932-2005工业炸药密度、水分、殉爆距离的测定；

爆速测定参照GB/T13228-2015工业炸药爆速测定方法；

猛度参照GB/T12440炸药猛度试验铅柱压缩法；

做功能力参照GB/T12436炸药作功能力试验铅铸法；

流散性是将200g炸药放置于漏斗中，然后在ZBSX-92型震击式标准振筛机中进行振动实验，其中摆动行程25mm，左右摆动次数219次/分，震击次数109次/分，上下振幅行程6mm，测定炸药全部流下来所需要的时间；

撞击感度测定参照WJ/T9052.2工业炸药感度试验方法第2部分：撞击感度；

摩擦感度测定参照WJ/T9052.1工业炸药感度试验方法第1部分：摩擦感度；

炸药爆炸后有毒气体含量测定GB18098工业炸药爆炸后有毒气体含量的测定；

质量保证期以GB28286-2012二级岩石炸药的性能作为衡量标准。

测试结果如表1-1和表1-2所示。

表1-1膨化硝铵炸药的性能测试结果

表1-1结果显示，本发明膨化硝铵炸药的药卷密度为0.80-0.83g/cm³，水分含量小于0.2％，殉爆距离7cm以上，爆轰速度3600m/s以上，猛度15mm以上，做功能力310mL以上，爆轰性能符合GB28286-2012规定的二级岩石炸药的要求；流散性可达到5-7s。本发明炸药的密度均匀稳定，水分含量易于控制，流散性优异，爆轰性能具有明显的提升。

基于对比试验可以得知，在本发明原料组成基础上，采用已知原料进行替代(对比例4和对比例5)、省略某种原料(对比例1和对比例2)或改变组成配比(对比例3)，所得炸药的爆轰性能和流散性能均没有本发明显著。

表1-2膨化硝铵炸药的性能测试结果

序号	摩擦感度/％	撞击感度/％	有毒气体含量/L·kg<sup>-1</sup>	质量保证期/d
					实施例5	合格	合格	合格	230
实施例6	合格	合格	合格	230
					实施例7	合格	合格	合格	220
实施例8	合格	合格	合格	215
					对比例1	合格	合格	合格	150
对比例2	合格	合格	合格	180
					对比例3	合格	合格	合格	180
对比例4	合格	合格	合格	185
					对比例5	合格	合格	合格	190

表1-2结果显示，本发明实施例5-8及对比例1-5炸药的摩擦感度、撞击感度及炸药爆炸后有毒气体含量均符合GB28286-2012标准要求；本发明炸药的质量保证期不小于180d，可以稳定达到200d以上。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种液态复合油相，其特征在于：由如下质量百分比的原料制成：白蜡40-50％，复合油相蜡35-45％，十二烷基苯磺酸钠2.5-3.5％，十八烷胺乙酸酯2-3％，余量为硅藻土。

2.如权利要求1所述的一种液态复合油相，其特征在于：所述白蜡的密度0.95-0.960kg/m3，熔点61-65℃，闪点158°F，折射率n20/D为1.485-1.505。

3.如权利要求2所述的一种液态复合油相，其特征在于：所述硅藻土的粒径为200目以上。

4.如权利要求3所述的一种液态复合油相的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将石蜡和复合油相蜡加热熔化，加入十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯继续加热熔化，最后加入硅藻土调和均匀，冷却，得液态复合油相。

5.如权利要求4所述的一种液态复合油相的制备方法，其特征在于：所述石蜡和复合油相蜡加热熔化的温度为70-80℃，时间为2-3小时。

6.如权利要求5所述的一种液态复合油相的制备方法，其特征在于：所述十二烷基苯磺酸钠和十八烷胺乙酸酯继续加热熔化的温度为70-80℃，时间为1-1.5小时。

7.一种含权利要求1-6任一项所述的液态复合油相的膨化硝铵炸药，其特征在于：由如下质量百分比的原料制成：硝酸铵90-93％、烷基萘磺酸缩聚物钠盐0.1-0.5％、液态复合油相3-5％、木粉3-5％。

8.如权利要求7所述的一种膨化硝铵炸药的制备方法，其特征在于：按以下步骤进行：

(1)制备水相：将硝酸铵加入到硝酸铵重量5-7％的水中，加热至120-130℃并不断搅拌至硝酸铵完全溶解，形成硝酸铵溶液；然后向硝酸铵溶液中添加烷基萘磺酸缩聚物钠盐，搅拌均匀后得到水相；

(2)制备液态复合油相：将液态复合油相加热熔化后，温度控制在120-130℃，保温备用；

(3)混合、膨化结晶：将步骤(1)中的水相和步骤(2)中的液态复合油相混合均匀后，在-0.090Mpa～-0.093Mpa真空环境通过喷枪雾化膨化结晶后，再加入木粉混合均匀，形成混合粉末，然后将混合粉末凉至45℃以下进行装药、包装，即制备得到膨化硝铵炸药。