CN1345707A - 乳化水胶混合炸药的制造方法及其专用加工设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及炸药制造技术领域,在水胶炸药工艺流程的基础上,采用主要成分为sp－80的复合表面活性剂作乳化剂,以及油相和氧化剂制成脱水固体粉末状乳化炸药,加入水胶炸药连续体系中,部分代替敏化剂硝酸甲铵。固体粉末状乳化炸药的专用加工设备由混料罐、电机以及搅拌轴组成,搅拌轴上的螺旋以中间为界分为螺向相反的两部分,罐壁内置有蒸汽夹层。本发明兼收两种炸药之长,稳定性高,生产成本低;专用加工设备具有混合均匀,操作简便的特点。

Description

乳化水胶混合炸药的制造方法及其专用加工设备

本发明涉及炸药制造技术领域，主要是指民用爆破炸药。

目前煤矿等矿山井下爆破主要使用三种炸药：铵梯炸药、乳化炸药和水胶炸药。其中，乳化炸药和水胶炸药代表着当代工业炸药的国际先进水平。这两种炸药结构上都属于连续体系炸药，具有爆炸反应完全，能量释放系数高，威力大，管道效应小；爆炸时炮烟小，有毒气体少，成分无毒，抗水性强，生产、装运、储存、使用安全可靠；规格品种多，适合多种爆破环境等优点，是国内目前使用量占60％的铵梯炸药所不能具备的，所以国家在“九五”规划中决定淘汰铵梯炸药，用含水炸药替代。乳化炸药和水胶炸药虽然都是含水炸药，但两者在结构和制造工艺上差异很大。乳化炸药是以多种硝酸盐氧化剂混合水溶液的细微液滴为分散相，均匀分布在油类和乳化剂混合物质构成的连续介质中，是采用乳化技术制造出来的油包水(w/o)乳胶型炸药。而水胶炸药则相反，是以敏化剂硝酸甲铵、氧化剂多种硝酸盐混合水溶液与植物胶共同形成的溶液为连续相，其它溶解不了的成分为分散相，采用延迟交联技术制成的凝胶炸药。两种炸药各有其优缺点。乳化炸药系我国自主开发，其生产成本较低，但由于其乳胶体系是一种热力学不稳定体系，经不起环境温度和其他环境因素变化的影响，稳定性不如水胶炸药，其中岩石型乳化炸药由于组成材料少，影响因素少，稳定保证期尚可达六个月至一年，而煤矿许用型由于必须添加消焰剂，其稳定期就降到四个月左右，易硬化破乳，不适应昼夜温差较大的地区和长途颠簸运行的远道用户使用，造成乳化炸药生产厂家只能跟随用户，形成小而分散的生产格局，其发展受到一定影响。水胶炸药系引进美国杜邦公司的技术，其凝胶体系是植物胶大分子链中的羟基与三价以上金属或类金属原子的含氧酸根以氢键力相结合交联成的立体网状结构，有较强的结合力，使得水胶炸药任何品种的稳定保证期可长达三年以上，并且有很好的相容性能，可包容多种添加剂，制出许多适应各种爆破环境的规格品种。但其缺点也很明显，由于所采用的原材料的原因，其制造成本较高，其高昂的价格使一般用户很难承受。

针对上述情况，本发明提出一种乳化水胶混合炸药制造方法，将乳化炸药的技术原理引进到水胶炸药制造技术当中，从而达到相互取长补短的目的，既提高乳化炸药的稳定性，又降低了水胶炸药的成本。本发明还为上述方法的顺利实现提供了一种专用加工设备。

本发明乳化水胶混合炸药主要采用水胶炸药的工艺流程，即由敏化剂硝酸甲胺、氧化剂硝酸铵等主要物质与植物胶混合形成连续相，其它不溶于水的物质为分散相，添加密度调节剂和液体延迟交联剂，采用延迟交联技术制造而成，其特征在于，采用主要成分为sp-80(山梨糖醇酐单油酸酯)的复合表面活性剂作乳化剂，以及油相和氧化剂制成乳化炸药，再经脱水处理成为固体粉末状乳化炸药，加入上述连续体系中，部分代替原水胶炸药使用的敏化剂硝酸甲铵。本发明所提供的用于上述乳化水胶混合炸药的制造方法的固体粉末状乳化炸药的专用加工设备，其特征在于，该设备由混料罐、电机、由电机托动的横置于混料罐中的螺旋搅拌轴组成，罐的上部和下部分别置有进料口和出料口，搅拌轴上的螺旋以中间为界分为螺向相反的两部分，罐壁内还置有可通入蒸汽的夹层。

本发明乳化水胶混合炸药制造方法由于采用成本低廉的乳化炸药作敏化剂部分代替了价格昂贵的硝酸甲铵，其生产成本大大降低，且由于主要技术工艺还是采用水胶炸药生产技术，其稳定性能良好。采用本发明方法制成的乳化水胶混合炸药，兼收水胶炸药和乳化炸药之长，相对乳化炸药提高了稳定性，相对水胶炸药则降低了生产成本。利用本发明所提供的专用加工设备，把经过敏化处理的硝酸铵与含有乳化剂的复合油从进料口加入，经双向螺旋搅拌混合，混料过程中罐壁内的夹层中通有蒸汽，以加热物料脱去其中的水份，即可制得所需的固体粉末状乳化炸药。该设备具有混合均匀，操作简便，成本低的特点。

附图为固体粉末状乳化炸药专用制造设备的结构示意图。

下面结合附图对本发明作进一步说明。我们知道，乳化炸药的乳胶状态是一种热力学不稳定体系，由于需要配制成零氧平衡，需要靠高速机械搅拌或其它外能作用，使极少量的油相伸展成很薄的膜，形成连续相，去包覆量大的高度分散成微细的过饱和溶液的液滴，再靠少量的乳化剂降低其界面张力来支撑相当高的分散自由能。正是这种相当高的分散自由能的作用使乳化炸药在没有猛炸药作敏化剂的条件下有着较高的起爆敏感度，这也正是乳化炸药材料成本低的主要原因。本发明的主体思路就是把乳化炸药引入到水胶炸药胶体中，代替或部分代替敏化剂硝酸甲铵。但在试验中发现，简易混合的结果是破乳破胶、分层，失去起爆性能，其原因是水胶炸药中的植物胶分子破坏了乳胶油膜，与乳胶中的水相结合引起的。试验发现，乳胶粘度越大水分越少越稳定。因此决定把乳化炸药的分散水相中的水除去成为一种固体粉末状态，减少了因温度变化引起分散水相中过饱和盐溶液的晶析、破膜、聚晶等现象对乳胶中微细结构造成的损伤。提高了水胶炸药的稳定性。为了使固体粉状乳化炸药与水胶炸药胶体具有良好的相容性，本发明还使用了以sp-80为主体的复合表面活性剂，这种表面活性剂一方面与乳化炸药中的油相吸附，加强固体粉末状态乳化炸药的抗水性，另一方面与水胶炸药中的植物胶分子有吸附能力，达到双层吸附的目的，使固体粉状物质能够均匀分布在水胶炸药胶体之中，不分层不集聚不影响水胶炸药延迟交联技术。这种固体粉末状态物质不是零氧平衡，其氧平衡由乳化水胶混合炸药的整体零氧平衡来决定。实验证明该固体粉末状态物质能显著提高水胶炸药敏感度，大幅度降低水胶炸药中的敏化剂硝酸甲铵用量。这种固体粉状乳化炸药的制造，可以采用乳化炸药加热真空干燥或喷雾干燥而成。但工艺均较复杂。本发明提供了一种专用加工设备：将经过敏化处理的硝酸铵与含有乳化剂的复合油从进料口4加入混合罐1中，搅拌轴3在电机2的拖动下高速旋转，由于其上置有方向相反的螺旋6，进入搅拌轴3上部的物料向两端运动，到搅拌轴下部后则向中间运动，均匀混合后从出料口5出料，混料过程中利用罐壁内的夹层7中通入的蒸汽加热物料以脱去其中的水相，即可制得所需的固体粉末状乳化炸药。这种处理方法具有操作简便，成本低的特点。实施例中氧化剂全部使用硝酸铵，代替原乳化炸药中价格较高的硝酸钠氧化剂，不仅可降低成本，还可以提高炸药的爆热，提高爆炸性能。本发明中的植物胶可采用古尔胶、田菁粉胶或香豆胶等，其中以高粘度田菁粉比较适宜，质量可靠而成本低廉；密度调节剂可选用膨胀珍珠岩、空心玻璃微珠、漂珠、塑料空心微珠以及化学发泡剂等，以采用可控化学发泡技术为宜；液体延迟交联剂可选用美国杜邦的DW-3和国产的CW-3、C-910等，其中以C-910性能好价格低比较适用。此外，对于煤矿许用型炸药还应添加氯化钠、氯化钾、氯化铵、冰晶石粉、大理石粉、荧石粉等消焰剂；对于岩石型炸药，则应添加铝粉。本发明实施例中采用多种综合技术制成的乳化水胶混合炸药，其性能指标完全能够达到国家现行GB18094-2000水胶炸药标准，根据炸药使用场所对性能的不同要求，其替代硝酸甲铵的比例可达到15％～45％，吨材料成本可降低350～450元。乳化水胶混合炸药的研制成功，为开发新型含水工业炸药开辟了新的前景，为在国内取代铵梯炸药，推广应用含水炸药奠定了良好的基础。

Claims (3)

1、乳化水胶混合炸药的制造方法，主要采用水胶炸药的工艺流程，即由敏化剂硝酸甲胺、氧化剂硝酸盐等主要物质与植物胶混合形成连续相，其它不溶于水的物质为分散相，添加密度调节剂和液体延迟交联剂，采用延迟交联技术制造而成，其特征在于，采用主要成分为sp-80(山梨糖醇酐单油酸酯)的复合表面活性剂作乳化剂，以及油相和氧化剂制成乳化炸药，再经脱水处理成为固体粉末状乳化炸药，加入上述连续体系中，部分代替原水胶炸药使用的敏化剂硝酸甲铵。

2、用于权利要求1所述的乳化水胶混合炸药的制造方法的固体粉末状乳化炸药的专用加工设备，其特征在于，该设备由混料罐(1)、电机(2)、由电机(2)托动的横置于混料罐(1)中的螺旋搅拌轴(3)组成，罐的上部和下部分别置有进料口(4)和出料口(5)，搅拌轴(3)上的螺旋(6)以中间为界分为螺向相反的两部分，罐壁内还置有可通入蒸汽的夹层(7)。

3、根据权利要求1所述的乳化水胶混合炸药的制造方法，其特征在于，所使用的氧化剂为硝酸铵。

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