基于高溫敏化工藝乳化炸藥儲存期影響因素研究

董占忠

摘 要：在社會、經(jīng)濟不斷發(fā)展的情況下，乳化炸藥的生產線變得越來越自動化、現(xiàn)代化，這是先進技術和設備得到合理應用的重要體現(xiàn)。與傳統(tǒng)乳化炸藥的生產工藝相比，高溫敏化工藝的合理應用在降低各種因素給乳化炸藥儲存期帶來的影響上發(fā)揮著非常重要的作用。就相關理論依據(jù)進行了合理分析，探討了高溫敏化工藝乳化炸藥儲存期的影響因素，以供乳化炸藥生產相關研究參考。

關鍵詞：高溫敏化工藝；乳化炸藥；儲存期；乳狀液

中圖分類號：TQ560.7 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.100

根據(jù)相關研究和分析發(fā)現(xiàn)，高溫敏化工藝下的乳化炸藥存在有儲存期穩(wěn)定性不強的問題。因此，對高溫敏化工藝乳化炸藥儲存期的各種影響因素有比較深入的了解，可以更好地控制工藝生產流程，從而生產出與工藝要求相符的乳化炸藥，這對有效提高乳化炸藥的儲存期有極大的意義。

1 相關理論依據(jù)的分析

1.1 乳狀液分層

受到外界一些作用力的影響，乳狀液會被分層，進行形成兩種狀態(tài)的乳化液。其中，一層與原來乳狀液相比更加分散，而另一層則并不分散。通常情況下，乳狀液在分層時其界面膜是沒有破裂的，所以，分層時乳狀液可能不會破裂。但如果液珠不斷增大，則其會更易分層，最終出現(xiàn)破乳現(xiàn)象。由于乳狀液中分散相液珠的半徑各不相同，在結合相關參數(shù)的情況下合理利用相關公式可以準確計算出乳狀液中分散相重心的移動速度。其中，需要涉及的參數(shù)有以下7個：①重力加速度；②分散相的總體積；③連續(xù)相密度；④連續(xù)相的黏度；⑤液珠半徑；⑥分散相密度；⑦液珠個數(shù)。在多次論證和分析后，乳狀液中各種不同半徑的液珠在半徑越來越小的情況下，分散相、連續(xù)相的密度會越來越小，連續(xù)相的黏度會不斷增大，因此，乳狀液分層的難度會越來越大，且穩(wěn)定性越來越高。

1.2 乳狀液破壞

在實踐過程中，乳狀液的破壞程度是完全破壞。受到溫度和氣候等外界環(huán)境和地球引力的作用，乳狀液中連續(xù)相、分散相的相對位置會快速變化。其中，分散相的微小液滴在穿過兩相之間的界面膜中的薄弱環(huán)節(jié)后，會匯聚到一起成為一個團，最終大大減少微小液滴的數(shù)量，使乳狀液的破壞程度達到最大化。根據(jù)相關研究和分析可知，整個過程是由兩部分組成的：①連續(xù)相的排泄在分散相液滴和界面膜之間；②膜如果完全破裂，則分散相液滴會徹底消失。通常情況下，最薄的界面膜是液滴與界面之間接觸面周邊的，而應力最集中的位置是最易發(fā)生膜破裂的，即破裂都是沿著周邊界面膜開始的。同時，受到機械振動、熱效應的影響，上述界面的厚度可能增大，也可能變小，且乳狀液破裂是從最薄的區(qū)域開始的，并逐漸形成越來越大的動控，最終完全破壞。因此，在結合相關參數(shù)、公式的情況下，基于膜的厚度、界面張力、連續(xù)相密度、分散相密度可以合理計算出界面膜洞孔的擴展速度。由此可見，在兩相密度和保持不變的前提下，界面膜張力不斷擴大，界面膜洞孔的擴展速度也會相應提高，且界面膜厚度不斷增加，界面膜洞孔的擴展速度會越來越慢。因此，想要獲得穩(wěn)定性較強的乳狀液，需要盡可能地使界面膜的界面張力不斷降低，并盡量使界面膜的厚度不斷增加。

1.3 儲存時的穩(wěn)定性

通常情況下，乳化炸藥具有的穩(wěn)定性指的是在物理狀態(tài)下不發(fā)生變化，或是爆炸性不存在任何變化。而儲存期指的是在常溫狀態(tài)下，乳化炸藥被放置在成品庫房中，需要經(jīng)受12個月各種天氣的考驗，以在發(fā)生變形、分層和破乳等情況后，其爆轟能力全部都喪失所需的最短期限。

2 乳化炸藥儲存期的影響因素

2.1 高溫敏化工藝的主要特征

在按照工藝比例進行操作的情況下，水相、油相連續(xù)進入預乳罐的過程是由微機自動控制的，而這個階段被稱作是初乳；下一階段為精乳，其操作有泵送入靜態(tài)混合器來完成。在通過靜態(tài)混合器進行精乳后，乳化膠體的密度會超過1.45 g/cm2，溫度保持在90～95 ℃。通過螺桿泵操作后，混合器中會加入乳膠基質，而乳膠的溫度為85～90 ℃，且受到乳膠泵轉速、敏化劑流量自動控制系統(tǒng)的影響，化學敏化劑會在定量泵的作用下，按照相關比例被輸入到混合器中，最終上述兩者在混合器適宜速度的攪拌作用下被均勻混合、發(fā)泡。所以，混合后的藥態(tài)黏度比較低，流動性非常好，可以直接進行裝藥，具有效率較高、產量較大的特點。在乳化炸藥被敏化好以后，還需要完善，并最終進入到冷卻池中。根據(jù)相關研究和分析發(fā)現(xiàn)，冷卻后的藥卷中，直徑在1～100 nm的微氣泡在總氣泡量中的占比大于90%，而炸藥的密度在每1.05～1.25 g/m2，穩(wěn)定性非常高，用戶使用效果很好。

2.2 工藝過程造成的影響

2.2.1 配制油水相

在嚴格按照相關規(guī)定和流程進行油水相的配制時，需要對水的含量予以高度重視。一般情況下，水相材料的成分主要為過飽和水溶液，且是由硝酸銨、硝酸鈉共同組成的，在炸藥的總質量上，其占比超過90%，因此，這是乳化炸藥制備的基礎部分。在實踐過程中，水相中水的含量會對其儲存時的穩(wěn)定性造成非常大的影響。如果水的含量在某個范圍內，則能大大提高其穩(wěn)定性。通常在水含量低于6%時，乳化炸藥儲存的穩(wěn)定性會受到嚴重的影響，析晶情況也非常明顯；而水含量為10%～12%時，其儲存時的穩(wěn)定性是處于最佳狀態(tài)的。

一般情況下，在硝酸銨、硝酸鈉的比例處于恒定狀態(tài)時，水相中水的含量可以利用析晶點來體現(xiàn)。根據(jù)相關研究和分析可知，在炸藥水相析晶量為氧化劑總量的一半時，乳化炸藥的雷管感度已經(jīng)不存在。如果水相中水的含量增加，析晶點隨之減少，則炸藥的儲存穩(wěn)定性可以提高；但如果水的含量比較大，會大大降低乳化炸藥的爆轟感度，最終影響爆炸效果。因此，在溫度為50 ℃的環(huán)境中儲存8 h，在溫度為-30 ℃的環(huán)境中儲存16 h，進行循環(huán)試驗可以發(fā)現(xiàn)，乳化炸藥水相中水的含量情況會對乳化炸藥的儲存期造成極大的影響。其中，水含量在10.8%～11.8%時，其儲存穩(wěn)定性比較好；在水含量低于10.3%時，其儲存穩(wěn)定性達不到相關標準；在水含量低于9.9%時，其儲存穩(wěn)定性非常差。

2.2.2 乳化和敏化方面

在進行乳化炸藥的生產時，必須嚴格按照相關工藝流程操作，比如油水相的溫度必須達標、流量必須匹配、預乳器攪拌轉速必須合理等。其中，靜態(tài)混合器的壓力控制發(fā)揮著非常重要的作用，如果壓力不合適，則會大大降低其儲存時的穩(wěn)定性。因此，應提高相關設備運轉時的穩(wěn)定性，嚴禁頻繁進行基質泵的啟動，并確保乳化物料與裝藥機的產能相匹配。只有這，才能真正提高精乳壓力的穩(wěn)定性，從而促進乳膠質量的進一步提高。一般情況下，敏化溫度要控制在85～90 ℃，從而提高工藝流暢性、產品質量，最終保證儲存的穩(wěn)定性；敏化溫度在90 ℃以上時，則不能獲得較好的產品質量，最終降低產量；敏化溫度低于85 ℃時，乳膠結構會遭到迅速破壞，最終影響炸藥儲存的穩(wěn)定性。

2.3 選擇造成的影響

在進行油相材料的選擇時，需要對緊密性、強度、韌性予以關注。只有上述性質達到標準，才能提高乳化炸藥的儲存穩(wěn)定性。根據(jù)乳化炸藥的組成體系看，基于氧平衡、爆炸性能等方面提出的要求，需要嚴格控制油相材料的含水量，且水含量不能大于10%，才能真正保證油相材料的分子結構、黏度等與乳化劑的耦合能力相匹配，保證連續(xù)相油膜的強度，這對避免油膜變形、破裂有著極大的影響。目前，油相材料主要采用的是凡士林、石蠟、礦物油和微晶蠟等，需要保證油相材料與乳化劑的HLB值相匹配，并合理確定其黏稠度。只有這樣，才能獲得較好的乳化效果，最終提高乳化炸藥儲存期的穩(wěn)定性。

3 結束語

綜上所述，在乳化炸藥中，乳化劑的含量在0.5%～2.5%時，需要選擇HLB值為3～6，從而取得較好儲存效果。本文分析了影響高溫敏化工藝下乳化炸藥儲存期的因素，提升了乳化炸藥的生產水平，獲得了更好的儲存效果和爆炸效果。

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〔編輯：張思楠〕