乳化炸藥用油相材料的研究

全慧鋒

（山西同德化工股份有限公司，山西 忻州 036599）

引 言

乳化炸藥泛指一類用乳化技術(shù)制備的油包水（W/O）型抗水工業(yè)炸藥，以氧化劑水溶液的微細(xì)液滴為分散相，懸浮在含有分散氣泡或空心玻璃微球或其他多孔性材料的油類物質(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［1-2］。形成乳化炸藥的油相材料是乳化炸藥不可缺少的重要組分［3-5］。經(jīng)驗表明，如果油相材料選擇得當(dāng)，不僅能提高爆炸性能和儲存穩(wěn)定性，而且能降低成本，達(dá)到事半功倍的效果。它的質(zhì)量和性能直接關(guān)系到乳化炸藥的藥態(tài)、爆炸性能和穩(wěn)定性［6-7］。

目前，乳化炸藥生產(chǎn)中使用的油相材料包括石蠟、地蠟、松香、凡士林和機油等［8-9］。隨著石油資源的日益短缺，這些原材料的價格不斷上漲，從而使得乳化炸藥生產(chǎn)成本持續(xù)上升。為降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高資源的有效利用，本文擬采用價格低廉的煉油副產(chǎn)品替代目前使用的油相材料制備乳化炸藥，考察其在乳化炸藥生產(chǎn)中的適用性。

1 乳化炸藥的制備

實驗中采用的煉油副產(chǎn)品外觀呈黑色凝膠狀，室溫下流動性較差，有瀝青氣味，黏度46.85mm2/s（100 ℃）。

乳化炸藥的制備方法如下：按配比稱取一定量的乳化劑和油相材料，在不銹鋼杯中加熱熔化，形成油相，溫度保持在115℃～125℃；將硝酸銨和硝酸鈉在水中加熱溶解，形成水相，溫度保持在120℃～125℃；將油相置于乳化器中，開啟攪拌，設(shè)定轉(zhuǎn)速150r/min，緩慢加入水相；待水相加完并成乳后，將轉(zhuǎn)速提高至1 450r/min攪拌1min，得乳化基質(zhì)；將乳化基質(zhì)冷卻至50℃進行敏化，得到乳化炸藥。乳化基質(zhì)配方見表1，敏化劑配方見表2。

表1 乳化基質(zhì)的配方

表2 敏化劑的配方

2 結(jié)果與討論

2.1 煉油副產(chǎn)品成乳性能研究

采用煉油副產(chǎn)品替代生產(chǎn)線配方中的石蠟、凡士林和機械油進行乳化實驗，成乳情況如表3所示。

表3 成乳情況

實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由于煉油副產(chǎn)品黏度太高，遠(yuǎn)高于目前所用油相材料的黏度（4.7mm2/s，100 ℃），所以乳化時分散相難以進入到油相中，而且乳化劑在油相中流動速度減慢，導(dǎo)致乳化效果下降，使得此種情況下難以形成乳化基質(zhì)。

2.2 煉油副產(chǎn)品和石蠟復(fù)配后的成乳情況

由于煉油副產(chǎn)品較高的黏度影響了它的成乳性能，所以需將煉油副產(chǎn)品和其他黏度較小的物質(zhì)復(fù)配。降低煉油副產(chǎn)品黏度后測試成乳效果。石蠟是乳化炸藥中較為常用的石油產(chǎn)品，黏度比較?。?.95mm2/s，100℃），故采用石蠟和煉油副產(chǎn)品復(fù)配，結(jié)果如表4所示。

表4 石蠟和煉油副產(chǎn)品復(fù)配后的成乳情況

將煉油副產(chǎn)品和石蠟復(fù)配后，黏度明顯降低，乳化情況有所改善。當(dāng)復(fù)配的油相黏度在8.00mm2/s以上時，在乳化的后半階段，水相難以進入油相中，需提高轉(zhuǎn)速才能繼續(xù)乳化，所以油相材料的黏度控制在8.00mm2/s以下比較合適。但是，石蠟加入較多，乳化基質(zhì)比較干、硬，沒有彈性，易成粉，對乳化炸藥的裝藥和儲存有一定的影響。

2.3 煉油副產(chǎn)品和其他蠟復(fù)配的成乳情況

加入石蠟后，雖然降低了煉油副產(chǎn)品的黏度，提高了成乳性能，但僅采用石蠟，乳化基質(zhì)比較干、硬，故采用其他蠟和煉油副產(chǎn)品進行復(fù)配。分別采用南陽蠟、茂名蠟和煉油副產(chǎn)品復(fù)配，黏度的變化如表5所示。

油相材料配方 黏度（100℃）/mm2·s-1煉油副產(chǎn)品20%，南陽蠟3＃80% 8.54 80% 8.06煉油副產(chǎn)品40%，南陽蠟3＃60% 8.90煉油副產(chǎn)品60%，南陽蠟3＃40% 9.30煉油副產(chǎn)品40%，南陽蠟2＃60% 10.40煉油副產(chǎn)品60%，南陽蠟2＃40% 10.75煉油副產(chǎn)品80%，南陽蠟2＃20% 17.39煉油副產(chǎn)品20%，南陽蠟2＃80% 9.50煉油副產(chǎn)品40%，茂名蠟60% 9.17煉油副產(chǎn)品20%，茂名蠟

南陽蠟2＃、3＃以及茂名蠟在100℃的黏度分別為5.5、7.4、6.6mm2/s，其降低新油黏度的效果不如石蠟，選擇黏度在8mm2/s左右的配方，并考慮復(fù)配后油相材料的成本，采用煉油副產(chǎn)品含量在40%和60%的配方進行乳化實驗，結(jié)果如表6。

表6 煉油副產(chǎn)品和不同蠟復(fù)配后的乳化實驗

由表6可知，雖然黏度比較接近，但只有茂名蠟和煉油副產(chǎn)品油的配方能成乳。原因可能在于，相比于南陽蠟，茂名蠟中含有較多的微晶蠟成分，油膜柔韌性更好，在攪拌下進入油相的分散相小液滴能穩(wěn)定存在。

2.4 煉油副產(chǎn)品配方的進一步調(diào)整

根據(jù)前述實驗結(jié)果，降低黏度以及存在一部分微晶蠟有助于提高煉油副產(chǎn)品的成乳性能，故表7實驗在降低煉油副產(chǎn)品黏度的基礎(chǔ)上加入微晶蠟進行。

表7 不同配方油相材料的乳化實驗

由表7可知，添加微晶蠟后成乳性能有較大的改善，在乳化的后半段水相也較易進入油相中，同時，加入一部分32＃機械油（4.5mm2/s，100 ℃），將油的黏度降低到8mm2/s以下，成乳性能得到了提高。

3 煉油副產(chǎn)品形成的乳化基質(zhì)的溶損實驗

采用微晶蠟、石蠟、機械油等與煉油副產(chǎn)品復(fù)配，煉油副產(chǎn)品成乳能力得到提高。但是，對于乳化炸藥而言，乳化基質(zhì)的穩(wěn)定性也同樣重要。本實驗通過測試乳化基質(zhì)經(jīng)高低溫后的溶損性來判斷煉油副產(chǎn)品對乳化炸藥儲存穩(wěn)定性的影響。

將經(jīng)高低溫循環(huán)（50℃儲存1h，-30℃儲存1h為1次高低溫循環(huán)）后的乳化基質(zhì)放入裝有100mL蒸餾水的燒杯中，在50℃下儲存14h，測試硝酸銨的析出量。硝酸銨析出得越多，乳化基質(zhì)穩(wěn)定性越差［2，10］。

3.1 乳化轉(zhuǎn)速為1 450r/min時形成的乳化基質(zhì)的溶損實驗（見表8）

由表8可知，經(jīng)15個高低溫循環(huán)，油相材料配方為煉油副產(chǎn)品40%、32＃機油40%、微晶蠟20%，所形成的乳化基質(zhì)溶損小于目前生產(chǎn)線所用配方，乳化基質(zhì)呈現(xiàn)出較好的穩(wěn)定性。僅以煉油副產(chǎn)品和石蠟作為油相材料時，乳化基質(zhì)的溶損最高，體現(xiàn)出了較差的穩(wěn)定性。但以同樣的比例，采用茂名蠟和煉油副產(chǎn)品復(fù)配作為油相材料，由于茂名蠟中含有一部分微晶蠟，乳化基質(zhì)的穩(wěn)定性有所提高。

表8 乳化基質(zhì)的溶損實驗

3.2 乳化轉(zhuǎn)速為870r/min時形成的乳化基質(zhì)的溶損實驗

低轉(zhuǎn)速下乳化基質(zhì)的溶損性如表9所示。采用1＃油相材料配方形成的乳化基質(zhì)溶損性優(yōu)于生產(chǎn)線配方，體現(xiàn)出了較好的穩(wěn)定性。但是，往其中加入10%石蠟后，硝酸銨析出量大幅提高。

表9 870r/min下乳化基質(zhì)的溶損實驗

4 煉油副產(chǎn)品的敏化情況

采用煉油副產(chǎn)品40%、32＃機油40%、微晶蠟20%的配方作為油相制備乳化基質(zhì)，將乳化基質(zhì)的溫度冷卻至50℃，按配比加入敏化劑進行敏化。30min后測試乳化基質(zhì)的密度為1.17g/mL，敏化情況和生產(chǎn)線油配方相似（1.15g/mL），說明該煉油副產(chǎn)品對乳化炸藥敏化工藝有較強的適應(yīng)性。

5 結(jié)論

本文所采用的煉油副產(chǎn)品在乳化炸藥中具有良好的應(yīng)用效果。將煉油副產(chǎn)品和微晶蠟、機油進行復(fù)配，所形成的乳化基質(zhì)乳化效果較好。相比于目前生產(chǎn)線所用的油相材料配方，煉油副產(chǎn)品所形成的乳化基質(zhì)具有較好的穩(wěn)定性，即使在低轉(zhuǎn)速下也體現(xiàn)了較低的溶損和較高的穩(wěn)定性。同時，煉油副產(chǎn)品形成的乳化基質(zhì)對敏化工藝和配方適應(yīng)性強。

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