敏化溫度對(duì)乳化炸藥爆速影響的實(shí)驗(yàn)研究

夏曼曼，惠夢(mèng)龍，王文崇，吳紅波（安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院， 安徽　淮南　232001）

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敏化溫度對(duì)乳化炸藥爆速影響的實(shí)驗(yàn)研究

夏曼曼，惠夢(mèng)龍，王文崇，吳紅波
（安徽理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院， 安徽淮南232001）

［摘 要］為了研究敏化溫度對(duì)乳化炸藥爆速的影響，分別采用物理、化學(xué)兩種敏化方式測(cè)量不同敏化溫度下乳化炸藥爆速；實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在30℃～70℃內(nèi)，隨著敏化溫度的升高，爆速逐漸增大；當(dāng)敏化溫度大于70℃時(shí)，爆速降低；低溫下物理敏化效果較好，而高溫下化學(xué)敏化效果較好，溫度70℃左右時(shí)，敏化效果最好，爆速達(dá)到最大值。

［關(guān)鍵詞］敏化溫度； 敏化方式； 乳化炸藥； 爆速

乳化炸藥是以氧化劑水溶液為分散相，油類物質(zhì)構(gòu)成的介質(zhì)為連續(xù)相，采用一定乳化技術(shù)形成油包水型混合物［1］。乳化炸藥的爆速一直是乳化炸藥的重要爆轟參數(shù)之一，也是它的重要性能指標(biāo)。爆速是目前能準(zhǔn)確測(cè)量的爆轟參數(shù)，而且它與其它性能如爆轟壓、猛度等密切相關(guān)，對(duì)乳化炸藥爆速的研究可為炸藥爆轟性能的研究提供重要的試驗(yàn)依據(jù)［2］。乳化炸藥基質(zhì)的敏感度和自身爆炸性能很低，用雷管難以起爆，根據(jù)炸藥爆炸理論，乳化基質(zhì)必須加以敏化，提高其敏感度［3］。敏化方式、敏化溫度對(duì)乳化炸藥爆速有一定的影響。胡坤倫［4—5］等人對(duì)乳化炸藥穩(wěn)定性進(jìn)行研究，合適的敏化溫度可以延長(zhǎng)炸藥儲(chǔ)存期。隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高，現(xiàn)場(chǎng)混裝車的應(yīng)用，敏化過(guò)程影響炸藥的裝藥密度和炸藥的主要特性。因此，研究炸藥的敏化溫度、敏化方式可以提高炸藥利用率，節(jié)約爆破成本。

本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究?jī)煞N不同的敏化方式，通過(guò)DDBS—20型多段時(shí)間隔測(cè)量?jī)x測(cè)定不同敏化溫度下乳化炸藥的爆速。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，乳化炸藥的敏化溫度對(duì)乳化炸藥的爆速有重要影響，因此選擇合適的敏化溫度尤為重要，敏化溫度在70℃左右，其爆速達(dá)到最大。對(duì)今后乳化炸藥生產(chǎn)選擇合適的敏化溫度提供一定的參考研究?jī)r(jià)值。

1　實(shí)驗(yàn)用品及測(cè)試方法

實(shí)驗(yàn)材料與儀器。實(shí)驗(yàn)材料：硝酸銨、硝酸鈉、水、華粵蠟、亞硝酸鈉、磷酸、高分子樹(shù)脂、T152乳化劑；實(shí)驗(yàn)儀器：攪拌器、電子天平、加熱板、玻璃棒、DDBS—20型多段時(shí)間隔測(cè)量?jī)x。

乳化炸藥的配方。實(shí)驗(yàn)乳化炸藥基本配方［6］：硝酸銨（75%）、硝酸鈉（8%）、水（10%）、蠟（4%）、乳化劑T152（3%）、化學(xué)敏化劑為濃度25%～30%的亞硝酸鈉（3‰）、濃度25%～30%的磷酸（4‰）、物理敏化劑為高分子樹(shù)脂（3‰）。

乳化炸藥的制備。乳化炸藥的生產(chǎn)工藝流程圖，如圖1所示。

圖1　乳化炸藥的實(shí)驗(yàn)室制備工藝示意圖

首先，水相加熱至115℃、油相至95℃，再分別將水相、油相倒入轉(zhuǎn)速為1 765 r/min攪拌器中攪拌，攪拌時(shí)間為5 min。所制得的乳膠基質(zhì)分別進(jìn)行物理敏化和化學(xué)敏化，敏化溫度在30℃～85℃之間，裝藥測(cè)量炸藥爆速，每組測(cè)量?jī)纱?，取其平均值?/p>

乳化炸藥爆速的測(cè)試方法。測(cè)量乳化炸藥爆速的試驗(yàn)方法主要有：道特里什（Dautriche）法（即導(dǎo)爆索法）、測(cè)時(shí)儀法、高速攝影法、連續(xù)示波器法和埋入式壓力探針?lè)?。本?shí)驗(yàn)采用測(cè)時(shí)儀法［7］，選用DDBS—20型多段時(shí)間隔測(cè)量?jī)x，測(cè)量示意圖，如圖2所示。

圖2　測(cè)時(shí)儀法測(cè)量示意圖

2　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

通過(guò)物理、化學(xué)兩種敏化方式，在不同敏化溫度下測(cè)得乳化炸藥的爆速結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可得，在30℃～70℃范圍內(nèi)，爆速隨著敏化溫度的升高而增加，當(dāng)敏化溫度小于30℃炸藥出現(xiàn)爆燃現(xiàn)象，大于70℃爆速逐漸降低，溫度在70℃左右，物理和化學(xué)敏化效果較好，爆速最高。

表1　敏化溫度對(duì)應(yīng)的爆速

通過(guò)使用origin軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，如圖3所示。

圖3　敏化溫度與爆速的關(guān)系曲線圖

由圖3可知，敏化溫度在30℃～51℃范圍內(nèi)，隨著敏化溫度的不斷升高，爆速逐漸增大，化學(xué)敏化的炸藥爆速隨溫度升高比物理敏化升高的速度要快，但物理敏化效果較好；當(dāng)敏化溫度在51℃～55℃時(shí)，兩種敏化方式的炸藥爆速隨著敏化溫度的升高速度趨于一致，當(dāng)敏化溫度大于55℃時(shí)，化學(xué)敏化的炸藥爆速大于物理敏化的爆速；溫度為70℃時(shí)，敏化效果最好，炸藥爆速最高，低溫物理敏化效果比化學(xué)效果好，高溫化學(xué)敏化效果較好。

敏化溫度對(duì)乳化炸藥的爆速影響顯著，在乳化基質(zhì)相同的情況下，敏化溫度有個(gè)最佳范圍，46℃～85℃，在此溫度范圍內(nèi)，乳化炸藥爆速均在4 000 m/s以上；敏化溫度低于35℃時(shí)，乳膠基質(zhì)粘稠性較大，導(dǎo)致其內(nèi)部傳熱速度緩慢，乳化基質(zhì)局部出現(xiàn)溫度偏高或者偏低的現(xiàn)象，難以把全部的基質(zhì)控制在同一個(gè)溫度點(diǎn)敏化，影響乳化炸藥的爆速。而敏化溫度高于70℃時(shí)，乳膠基質(zhì)的粘度過(guò)小，基質(zhì)內(nèi)部分子流動(dòng)性增大，容易使敏化氣泡聚合成更大的氣泡甚至導(dǎo)致氣泡逸出，進(jìn)而影響乳化炸藥的爆速。

3　結(jié)論

在基質(zhì)組成和乳化劑相同的情況下，敏化溫度對(duì)乳化炸藥的爆速有很大影響，實(shí)驗(yàn)中分別采用物理敏化和化學(xué)敏化制得乳化炸藥，兩者敏化溫度都在70℃左右達(dá)到最大，高于或低于此溫度爆速值都會(huì)下降。因而其爆炸性能優(yōu)于其他敏化溫度。

低溫敏化時(shí)，物理敏化的乳化炸藥爆速高于化學(xué)敏化的乳化炸藥，高溫敏化，化學(xué)敏化的乳化炸藥爆速較高。因此可根據(jù)不同敏化溫度選擇合適的敏化方式。

參考文獻(xiàn)：

［1］汪旭光.乳化炸藥［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1993.

［2］宋錦泉，汪旭光，劉濤，等.敏化方式對(duì)乳化炸藥爆速的影響［J］.有色金屬，2000，52（4）：4—8.

［3］何勁松，何欣揚(yáng).對(duì)乳化基質(zhì)快速敏化的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)［J］.爆破器材，2008，37（1）：12—14.

［4］牛其占，敏化溫度影響乳化炸藥穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)分析［J］.河南科技，2014，17（9）：73—74.

［5］胡坤倫，楊仁樹(shù)，李冰.敏化溫度影響乳化炸藥穩(wěn)定性的實(shí)驗(yàn)研究［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2008，33 （9）：1012—1014.

［6］黃文堯，顏事龍.炸藥化學(xué)與制造［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

［7］張立.爆破器材性能與爆炸效應(yīng)測(cè)試［M］.合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2006.

Experimental Study on the Effect of Sensitization Temperature on Detonation Velocity of Emulsion explosives

XIA Man—man，HUI Meng—long，WANG Wen—chong，WU Hong—bo （School of Chemical Engineering，Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001）

AbstractIn order to study the effect of sensitization temperature on emulsion explosives detonation velocity，the detonation velocity of emulsion explosives was measured respectively by physical and chemical methods at different sensitization temperature.The experimental results show that detonation velocity increases with the increasing of the sensitization temperature at 30℃～70℃，When the sensitization temperature is higher than 70℃，the detonation velocity reduces.At low temperatures，physical sensitization is better，chemical sensitization is better while high temperatures.When the temperature is about 70℃，the sensitization effect is the best，and the detonation velocity reaches the maximum value.

Key wordssensitization temperature； sensitization method； emulsion explosive； detonation velocity

［中圖分類號(hào)］TQ560

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1671—4733（2016）02—0004—03

DOI：10.3969/j.issn.1671—4733.2016.02.002

［收稿日期］2016—03—09

［基金項(xiàng)目］2014年地方高校國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：AH201410361225）

［作者簡(jiǎn)介］夏曼曼（1992—），女，安徽宿州人，在讀碩士，研究方向?yàn)楣I(yè)炸藥，電話：18714853649。