乳化炸藥密度的控制

王樹(shù)濤　程秀蓮　霸書紅

摘要： 乳化炸藥密度是乳化炸藥重要物理性能指標(biāo)之一。研究了亞硝酸鈉用量、酸用量、敏化溫度和時(shí)間等因素對(duì)乳化炸藥密度的影響，結(jié)果表明亞硝酸鈉用量為0.064%～0.084%，酸用量為0.014%，50 ℃敏化4 min，敏化后的密度均小于1.25 g/cm3，滿足雷管感度乳化炸藥對(duì)密度的要求。

關(guān)鍵詞：乳化炸藥；密度；亞硝酸鈉；硝酸銨；

中圖分類號(hào)：TQ436+.5；TQ564 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-5922（2013）07-0061-04

乳化炸藥泛指一類用乳化技術(shù)制備的油包水（W/O） 型乳膠型抗水工業(yè)炸藥，它是以氧化劑水溶液的微細(xì)液滴為分散相，懸浮于由分散氣泡或空心玻璃微球或其他一些多孔材料的油相材質(zhì)構(gòu)成的連續(xù)介質(zhì)中，形成一種油包水型的特殊乳化體系[1]。

在乳化炸藥生產(chǎn)過(guò)程中，將一定比例水、油相溶液混合并經(jīng)適當(dāng)機(jī)械作用后形成了W/O 型結(jié)構(gòu)乳化基質(zhì)。此時(shí)，乳化基質(zhì)密度在1.40 g/cm3左右，基本不具備雷管感度，需要由起爆藥包來(lái)起爆。一般乳化炸藥密度在0.95～1.25 g/cm3 具有良好的起爆感度。降低密度提高感度的方法是在乳化基質(zhì)中混入均勻分散的微小氣泡，以使其在受到外界起爆能的作用下形成灼熱點(diǎn)，激發(fā)炸藥爆炸。乳化炸藥密度的大小及均勻性、穩(wěn)定性直接影響乳化炸藥的爆轟性能及貯存穩(wěn)定性。

在乳化基質(zhì)中引入氣泡的方法有3種[2] ：空氣引入法、物理敏化法、化學(xué)敏化法。美歐國(guó)家所用密度調(diào)節(jié)劑或敏化劑，多數(shù)為玻璃微球或塑料微球，其特征是材料強(qiáng)度大，且便于連續(xù)化生產(chǎn)及泵輸送炸藥和機(jī)械裝藥[3]。由于膨脹珍珠巖和玻璃微球的運(yùn)輸和保管費(fèi)用較高，所以我國(guó)多采用化學(xué)發(fā)泡敏化 [4]，并常使用NaNO2和H發(fā)泡劑作密度調(diào)節(jié)劑或敏化劑[5]。亞硝酸鈉在酸性條件下，遇乳化炸藥中的游離硝酸銨生成不穩(wěn)定、易分解的亞硝酸銨，亞硝酸銨再分解為氮?dú)夂退?，在乳膠基質(zhì)中經(jīng)充分均化后即可得到分布均勻、細(xì)微的敏化氣泡。

本文研究了亞硝酸鈉在乳化炸藥中的分解條件及其對(duì)乳化炸藥密度的影響，為乳化炸藥密度控制奠定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要試劑和儀器

硝酸銨，分析純，天津市紅巖化學(xué)試劑廠；硝酸鈉，分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；尿素，分析純，沈陽(yáng)東陵區(qū)精細(xì)化學(xué)廠；56#切片石蠟，熔點(diǎn)56 ℃，上海華靈康復(fù)器械廠；微晶蠟，熔點(diǎn)70～80 ℃，河北東光永盛蠟制品廠；液態(tài)石蠟，化學(xué)純，天津市北方天醫(yī)化學(xué)試劑廠；Span-80，化學(xué)純，天津市河?xùn)|區(qū)紅巖試劑廠。

電子天平等一般實(shí)驗(yàn)室儀器。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 乳化基質(zhì)的制備

（1）水相的制備

按照一定的配比準(zhǔn)確稱取硝酸銨、硝酸鈉、尿素和水，并加入錐形瓶中，用帶溫度計(jì)的塞子輕輕塞住，用油浴加熱溶解，溫度控制在110～120 ℃，直到溶液呈澄清透明狀。

（2）油相的制備

準(zhǔn)確稱取石蠟、微晶蠟、石蠟油，并加入三口瓶中，用油浴加熱融化后，低速攪拌均勻， 再加入乳化劑（Span-80），溶液溫度控制在 90～100 ℃，攪勻。

（3）乳化

將制備好的水相溶液以先慢后快的方式快速加入到已制備好的油相溶液中，加完后將轉(zhuǎn)速調(diào)到1 400 r/min，攪拌6～7 min，即制得乳化基質(zhì)。

1.2.2 敏化

將乳化基質(zhì)在恒溫水浴鍋中冷卻至一定溫度，恒溫0.5 h。加入一定量的亞硝酸鈉、硝酸銨、水組成的發(fā)泡劑，攪拌4 min，再加入一定量的酸和水組成的促進(jìn)劑，攪拌4min，取不同時(shí)間點(diǎn)測(cè)量乳化炸藥密度，1 h后出藥。

1.3 分析方法

1.3.1 乳化炸藥密度測(cè)定

1.3.2 亞硝酸鈉分解率測(cè)定

首先測(cè)定乳化炸藥質(zhì)量，然后測(cè)定乳化炸藥敏化前后的密度，計(jì)算敏化前后乳化炸藥的體積及體積增加值。依據(jù)乳化炸藥的體積增加值、1摩爾亞硝酸鈉和1摩爾硝酸銨反應(yīng)生成1摩爾氮?dú)?、亞硝酸鈉的加入量，計(jì)算亞硝酸鈉的分解率。

2 結(jié)果與討論

2.1 n亞硝酸鈉∶n硝酸銨對(duì)亞硝酸鈉分解率影響

在亞硝酸鈉用量為乳化基質(zhì)的0.074%，敏化溫度為55 ℃，促進(jìn)劑酸用量恒定，改變硝酸銨用量，分別敏化4 min，不同亞硝酸鈉和硝酸銨物質(zhì)的量比（n亞硝酸鈉∶n硝酸銨）對(duì)亞硝酸鈉分解率影響見(jiàn)表1。

由表1可見(jiàn)，n亞硝酸鈉∶n硝酸銨為1∶0.9時(shí)，亞硝酸鈉分解率明顯降低。n亞硝酸鈉∶n硝酸銨大于1∶1后，分解率提高不明顯。故n亞硝酸鈉∶n硝酸銨=1∶0.95～1∶1為宜。

2.2 亞硝酸鈉用量對(duì)乳化炸藥密度的影響

n亞硝酸鈉∶n硝酸銨為1∶1，發(fā)泡溫度為55 ℃，促進(jìn)劑酸用量恒定，改變亞硝酸鈉用量，分別敏化4 min，不同亞硝酸鈉用量對(duì)乳化炸藥密度的影響見(jiàn)表2。

由表2數(shù)據(jù)可知，亞硝酸鈉用量對(duì)乳化炸藥密度有顯著影響，其用量分別為0.064%，0.074%，0.084%時(shí)，敏化后的密度均小于1.25 g/cm3，滿足具有雷管感度乳化炸藥的要求。

2.3 酸用量對(duì)亞硝酸鈉分解率和乳化炸藥密度的影響

密度是體現(xiàn)亞硝酸鈉分解效率的主要因素，也是乳化炸藥的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。一般地說(shuō)，必須將乳化炸藥的密度由1.45 g/cm3左右調(diào)整到1.00～1.25 g/cm3，才能成為具有雷管感度的炸藥，使其具有較好的爆轟感度。

n亞硝酸鈉∶n硝酸銨為1∶1，亞硝酸鈉用量為0.084%，敏化溫度為55 ℃，改變酸用量，分別敏化4 min，不同酸用量對(duì)亞硝酸鈉分解率和乳化炸藥密度的影響見(jiàn)表3。

參考文獻(xiàn)

[1]何楠，吳龍祥.我國(guó)乳化炸藥工藝及設(shè)備的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].爆破器材，2006，35（3）：71-81.

[2]王天明，李公華，楊彥華.乳化炸藥高溫敏化工藝的探討[J].煤礦爆破，2011（1）：14-16.

[3]黃茂全.新型敏化劑漂珠在露天乳化炸藥中的應(yīng)用[J].同煤科技，1994（2）：53-54.

[4]胡坤倫，李光，尤奎，等.影響乳化炸藥穩(wěn)定性物理性能試驗(yàn)研究[J].煤礦爆破，2010，39（4）：15-17.

[5]楊衛(wèi)東.乳化炸藥敏化方法及應(yīng)用研究[J].煤礦爆破，2009（2）：6-9.

[6]謝永祥，韓承坤，郭洋.H發(fā)泡劑和亞硝酸鈉發(fā)泡劑的應(yīng)用[J].爆破器材，2005，34（4）：11-12.