裝藥器中低壓輸送乳膠基質(zhì)的安全性能試驗(yàn)

潘方河

（湖南長(zhǎng)斧眾和科技有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410012）

0 引 言

在散裝小直徑乳化炸藥裝藥器項(xiàng)目中，乳膠基質(zhì)需要在常溫、最大工作壓力（3.0MPa）條件下被輸送30m。在3.0MPa下輸送，除了選用合適的機(jī)械、計(jì)量設(shè)備，基質(zhì)自身的穩(wěn)定性是必須考慮的問(wèn)題，可主要從基質(zhì)是否破乳和基質(zhì)可不可能爆炸兩個(gè)方面考慮輸送的安全性。

一般在化工行業(yè)，對(duì)壓力的分類是：低壓0.1 MPa≤P＜1.6MPa；中壓1.6MPa≤P＜10MPa；高壓10MPa≤P＜100MPa；超高壓P≥100MPa。裝藥器輸送乳膠基質(zhì)屬于中低壓。通過(guò)試驗(yàn)，監(jiān)測(cè)了乳膠基質(zhì)的輸送安全性，檢測(cè)各運(yùn)行參數(shù)（如溫度、壓力和發(fā)泡效果），最后測(cè)試輸送后乳化炸藥的爆炸性能。

1 起爆壓力實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.1 壓力對(duì)基質(zhì)破乳的影響

根據(jù)顯微鏡觀察，乳化基質(zhì)粒子分布均勻，直徑一般在1μm以下，少數(shù)為2～3μm，粒子內(nèi)相直徑為0.6～1.5μm，外相厚度為0.1～0.2μm［1］。

由爆炸化學(xué)可知，當(dāng)炸藥密度達(dá)到臨界值時(shí)，炸藥拒爆。拒爆主要是由于沒(méi)有足夠的熱點(diǎn)，激波不能被傳播。本文所述乳膠基質(zhì)采用化學(xué)發(fā)泡，微小的空氣泡是熱點(diǎn)源。

在常溫下（0℃～50℃）溫度不會(huì)造成基質(zhì)破乳，但必須考慮壓力對(duì)基質(zhì)破乳的作用，若破乳，炸藥將不會(huì)起爆。

1.2 爆炸實(shí)驗(yàn)及爆炸事故分析

1.2.1 輕氣炮實(shí)驗(yàn)

從表1可發(fā)現(xiàn)，在相同作用時(shí)間下，氣泡敏化的乳化炸藥的起爆壓力小于玻璃微球敏化的乳化炸藥，而乳膠基質(zhì)最高壓力達(dá)6.05GPa時(shí)仍不能起爆。

表1 輕氣炮實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.2.2 隔板實(shí)驗(yàn)裝置試驗(yàn)

由表2可知，乳化炸藥可在超過(guò)2GPa的沖擊波壓力下起爆。

表2 炸藥樣品的不同狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的沖擊波強(qiáng)度／GPa

據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果［2］，乳化炸藥的密度在某個(gè)值（大約1.10～1.15g／cm3）時(shí)，沖擊波感度最大，此時(shí)起爆所需壓力最小。

密度越大，對(duì)應(yīng)的起爆壓力越小。例如，在1.20 g／cm3密度下，壓力小于2.3GPa時(shí)，炸藥全不爆炸。

1.2.3 乳化炸藥工廠爆炸事故分析

乳化炸藥是高安全性能炸藥，國(guó)內(nèi)乳膠基質(zhì)使用過(guò)程很安全，但也有少許事故案例。主要爆炸的設(shè)備是乳化器，也有少部分螺桿泵［3］。裝藥器使用螺桿泵輸送乳膠基質(zhì)，也有類似的爆炸危險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)某些爆炸事故的分析發(fā)現(xiàn)：

（1）凡是過(guò)流爆炸物的設(shè)備，都有可能發(fā)生爆炸；

（2）摩擦熱積累的熱爆炸是設(shè)備發(fā)生爆炸的根本原因。

2 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在新邵云峰水泥廠采石場(chǎng)進(jìn)行露天深孔裝藥試驗(yàn)，裝藥過(guò)程安全順利，爆破效果良好。

2.1 試驗(yàn)設(shè)備、工具、材料及配方

（1）設(shè)備。散裝小直徑乳化炸藥裝藥器1臺(tái)（履帶式底盤）；Φ19mm輸藥管50m、靜態(tài)混合器；托運(yùn)貨車1輛。

（2）工具。60kg電子秤1臺(tái)、500g藥物天平1臺(tái)、數(shù)顯溫度計(jì)1支、塑料桶80個(gè)（含內(nèi)袋），常用機(jī)電維修工具。

（3）乳膠基質(zhì)配方［4］。乳膠基質(zhì)配方及其生產(chǎn)工藝見(jiàn)表3和表4，基質(zhì)經(jīng)冷卻后直接裝入桶內(nèi)待用，裝車79桶。

表3 炸藥基質(zhì)配方

表4 炸藥基質(zhì)生產(chǎn)工藝參數(shù)

（4）敏化劑配方如下：

2.2 新邵采石場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

用卡車將裝藥器、炸藥基質(zhì)（120kg）并發(fā)泡劑等材料運(yùn)達(dá)新邵采石場(chǎng)，裝填露天采場(chǎng)炮孔（Φ38 mm，深4m）。爆破現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)區(qū)地面極其不平整、炮孔分布不緊湊，輸送距離大。裝藥器工作參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 裝藥器現(xiàn)場(chǎng)工作參數(shù)

2.3 50m輸藥管小藥量輸送試驗(yàn)（基質(zhì)溫度20℃）

試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6～表8。

表6 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表7 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.4 高產(chǎn)能輸送試驗(yàn)［5］

因螺桿泵額定功率很大，為提高其利用效率，也為滿足更多實(shí)際應(yīng)用的要求，對(duì)裝藥器進(jìn)行擴(kuò)大輸藥裝藥產(chǎn)能試驗(yàn)，工作壓力處于中壓區(qū)間（1.6 MPa≤P＜10MPa）。試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表9。

2.5 基質(zhì)模擬高溫敏化試驗(yàn)

表8 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表9 高產(chǎn)能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

螺桿泵出口連40cmΦ19mm管接靜態(tài)混合器，不加B劑，外相為A劑，螺桿泵頻率為30Hz，裝藥系數(shù)0.91kg／Hz·min，基質(zhì)密度1.37g／cm3，基質(zhì)溫度80℃～90℃，自動(dòng)延時(shí)1s，設(shè)定單孔裝藥量3 kg，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表10。

表10 高溫敏化模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)

敏化炸藥由Φ90mm塑模取出手工裝入Φ32 mm紙筒，測(cè)試爆速和殉爆，都有雷管感度。

2.6 武岡云峰水泥廠采石場(chǎng)進(jìn)行露天深孔裝藥試驗(yàn)

在武岡云峰水泥廠采石場(chǎng)進(jìn)行露天深孔裝藥試驗(yàn)，裝藥過(guò)程順利，爆破效果良好，達(dá)到甚至超過(guò)預(yù)期目標(biāo)要求。

2.6.1 裝藥參數(shù)

按每個(gè)炮孔裝100kg藥量，敏化前密度1.32 g／cm3、發(fā)泡后密度1.1g／cm3，計(jì)算出不同孔徑對(duì)應(yīng)的裝藥高度見(jiàn)表11。

表11 裝藥高度

裝藥器現(xiàn)場(chǎng)裝藥2050kg；爆破巖石有效體積4590m3，炸藥單耗q＝0.45kg／m3。

2.6.2 爆炸效果

由于實(shí)現(xiàn)了連續(xù)耦合裝藥［6］，獲得了較高的裝藥密度，裝藥高度較小，單孔炸藥能量遠(yuǎn)高于不耦合裝藥，爆破效果超出目標(biāo)要求。

3 結(jié) 論

（1）裝藥器輸送乳膠基質(zhì)的工作壓力為0.1～3 MPa，屬于中低壓輸送。

（2）裝藥器裝藥過(guò)程安全，沒(méi)有燃燒、爆炸事故發(fā)生。

（3）經(jīng)裝藥器裝到炮孔中的乳化炸藥沒(méi)有破乳，性能達(dá)到要求，爆破效果良好。

（4）螺桿泵運(yùn)轉(zhuǎn)中的摩擦集熱有可能引爆乳膠基質(zhì)，所以裝藥器在工作過(guò)程中要特別注意減少、消除摩擦，并及時(shí)有效地將產(chǎn)生的熱量散失出去。

［1］ 汪旭光.乳化炸藥［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［2］ 宋錦泉.乳化炸藥爆轟特性研究［D］.北京：北京科技大學(xué)，2000.

［3］ 熊代余，李國(guó)仲，史良文，等.BCJ系列乳化炸藥現(xiàn)場(chǎng)混裝車的研制與應(yīng)用［J］.爆破器材，2004，33（6）：12－16.

［4］ 付啟先，李悟初.乳化炸藥化學(xué)發(fā)泡技術(shù)及其改進(jìn)［J］.礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，1997，17（4）：61－63.

［5］ 查傳鈺.多孔介質(zhì)中液體的擴(kuò)散系數(shù)及其測(cè)量方法［J］.地理物理學(xué)進(jìn)展，1998，13（2）.

［6］ 唐曉麗，冉隆文，黃寅生.乳化炸藥節(jié)能型工藝探索［J］.爆破器材，2007，36（5）：8－12.