復合敏化工藝在乳化炸藥生產(chǎn)中的應用

劉曉宏

(酒鋼集團甘肅興安民爆器材有限責任公司，甘肅 蘭州 730030)

生產(chǎn)與應用

復合敏化工藝在乳化炸藥生產(chǎn)中的應用

劉曉宏

(酒鋼集團甘肅興安民爆器材有限責任公司，甘肅 蘭州 730030)

分析了乳化炸藥生產(chǎn)過程中的各種敏化方式，通過生產(chǎn)試驗得出，采用復合敏化技術可提高炸藥性能指標和儲存期，同時可減少作業(yè)的環(huán)境的污染。

乳化炸藥；發(fā)泡劑；珍珠巖；復合敏化

引 言

敏化工藝是乳化炸藥生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，也是乳化炸藥生產(chǎn)的技術難點。敏化工藝直接關系到炸藥性能的優(yōu)劣和儲存期的長短。敏化技術其實質就是熱點學說，通過引入微小氣泡或加入密度很小的多孔物質，以調整炸藥密度，使其達到炸藥爆轟所需要的密度范圍，同時，改善炸藥感度。目前，國內乳化炸藥的敏化方式可分為物理敏化、化學敏化和復合敏化3種[1-2]。本文通過對這3種敏化方式在酒鋼集團甘肅興安民爆器材有限責任公司生產(chǎn)試驗研究，對其生產(chǎn)產(chǎn)品的特點和性能及生產(chǎn)成本進行分析。

1 幾種敏化方式對比分析

1.1 物理敏化技術

物理敏化是指在乳化基質中加入質量密度很小的多孔狀物質(如,珍珠巖、玻璃微球等)來調整乳化炸藥的密度，改善其起爆感度。目前，國內炸藥生產(chǎn)廠家普遍采用價格較低的膨脹珍珠巖作為物理敏化的材料，其堆積密度約為0.045 g/cm3。物理敏化的優(yōu)點是，無后效、生產(chǎn)過程工藝控制簡單、質量影響因素少等。但由于物理敏化加入的膨脹珍珠巖內部呈蜂窩狀結構，各空洞外壁不規(guī)則，致使其在外力作用下受力不均，珍珠巖容易破碎，藥卷密度不均勻，炸藥質量不穩(wěn)定。另外，由于珍珠巖本身或遭到破壞后的不規(guī)則的表面棱角會刺入乳化基質的薄膜深層，從而破壞乳化基質薄膜的穩(wěn)定性，在儲存過程中，基質會逐漸滲入珍珠巖等載體的微小空隙內，破壞氣泡的穩(wěn)定性，降低炸藥的儲存性能。同時，存在敏化后藥態(tài)較硬、下料不暢、裝藥機備件磨損嚴重、設備維護成本高及裝藥效率低下、裝藥過程安全風險較大、生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染嚴重等缺點[3]。

1.2 化學敏化技術

化學敏化一般采用亞硝酸鹽、碳酸氫鹽等作為發(fā)泡劑，輔助加入發(fā)泡劑助劑(目前，湖南金能科技股份有限公司新研制的中低溫快速化學發(fā)泡劑，可實現(xiàn)快速發(fā)泡，在敏化器混拌、輸送及裝藥過程中即可完成敏化過程，且不會產(chǎn)生后效)，通過化學反應產(chǎn)生氣體，如，N2、NH3、CO2等以微小氣泡的形式被包覆于基質中從而達到敏化目的?；瘜W敏化的優(yōu)點是：原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低、作業(yè)環(huán)境清潔衛(wèi)生、產(chǎn)品爆炸性能相對較高。缺點是：1) 操作工藝較為復雜，質量影響因素較多。一是水相酸性強弱和油相材料的純度、韌性。水相酸性強，發(fā)泡速度快；水相酸性弱，發(fā)泡速度慢，大氣泡少，氣泡逸出少，同時后效也小。二是乳化效果。乳化質量的優(yōu)劣直接影響敏化效果，乳化體系顆粒直徑小，爆轟敏感度提高，更易于敏化。三是溫度影響。溫度升高，反應速度加快，大氣泡數(shù)量增加，同時,基質油膜強度降低，減少了對發(fā)泡劑的阻滯作用，更易滲透，促進反應加速；同時，因為溫度高，提高了乳化炸藥的敏感度，給生產(chǎn)帶來了一定的危險性。反之，反應速度慢，氣泡數(shù)量少，藥卷密度大，影響成品的感度。所以，工藝溫度要控制在適宜的范圍之內。2) 對操作人員素質要求高。3) 化學敏化工藝生產(chǎn)的炸藥藥態(tài)較軟，藥卷飽滿度較差，對后續(xù)包裝工序造成影響。

1.3 復合敏化技術

復合敏化技術是指在炸藥敏化過程中，同時采用化學敏化和物理敏化兩種技術，且以化學敏化為主，物理敏化為輔。這樣可以大大降低物理敏化珍珠巖的加入量，克服物理敏化存在的諸多缺點，降低炸藥生產(chǎn)成本。同時，可解決化學敏化炸藥藥態(tài)較軟的問題，提高后續(xù)包裝效率。此外，采用珍珠巖物理敏化和發(fā)泡劑化學敏化組成的復合敏化方式時，由于化學敏化相對滯后，化學敏化產(chǎn)生的氣泡可補充珍珠巖在攪拌、混合過程中因破裂而損失的氣泡，使乳化基質內氣泡仍能保持較高的數(shù)量。提高氣泡保持的穩(wěn)定性和承載性，提高炸藥的爆轟性能。

2 復合敏化技術在生產(chǎn)中的應用

采用復合敏化技術可克服單一敏化技術所帶來的缺點，發(fā)揮單一敏化各組分的優(yōu)點。

2.1 復合敏化技術珍珠巖與發(fā)泡劑含量的選擇

分析發(fā)泡劑含量及珍珠巖含量對爆速的影響，并對產(chǎn)品測試的爆速數(shù)據(jù)進行整理，見表1。

表1 發(fā)泡劑和膨脹珍珠巖含量及相應炸藥的爆速 m·s-1

由表1中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，珍珠巖質量分數(shù)為1.0%、發(fā)泡劑含量為0.2%時，復合敏化的乳化炸藥的爆速為最大值。因為，珍珠巖和發(fā)泡劑含量都過少時，炸藥密度太大，單位質量炸藥中氣泡的體積及個數(shù)減少，即起爆熱點減少。因此，未反應炸藥受爆轟波前端沖激波壓縮作用而使的溫度增加值減小，導致炸藥爆速降低；另外，由于密度的增大，使得炸藥顆粒之間的空隙減小，炸藥化學反應的氧化劑和可燃劑之間的交匯速度變緩，沖激波波陣面后化學反應區(qū)內的化學反應減緩，這亦導致了炸藥爆速的降低；珍珠巖和發(fā)泡劑含量都過多時，炸藥密度過小，單位體積釋放的能量減小，珍珠巖屬于惰性物質，隨著它的增加，能量必然減少，爆速減小。

2.2 生產(chǎn)試驗

2.2.1 乳化基質配方(見表2)

表2 乳化基質配方表

基質通過鋼帶冷卻，使其溫度降至50 ℃～55 ℃，同時，加入配置好的發(fā)泡劑溶液和經(jīng)過計量的珍珠巖，經(jīng)過混拌機攪拌敏化，對珍珠巖敏化(物理敏化)、化學敏化和復合敏化的炸藥分別進行性能測試。

2.2.2 各種敏化方式炸藥性能指標(見表3)

表3 各種敏化方式乳化炸藥性能指標

試驗結果表明，采用復合敏化的方法可以提高乳化炸藥爆轟性能，延長了貯存期，藥體硬度好，易于裝藥。

2.3 生產(chǎn)成本比較(見表4)

表4 各種敏化方式成本比較

3 結論

綜上所述，采用復合敏化法生產(chǎn)的乳化炸藥，具有以下優(yōu)點：

1) 能明顯提高乳化炸藥的爆轟性能；

2) 藥體硬度大、成形好、易裝藥；

3) 降低了乳化炸藥生產(chǎn)成本；

4) 提高了乳化炸藥的貯存期；

5) 降低了作業(yè)場所珍珠巖粉塵危害。

[1] 汪旭光.乳化炸藥[M].第2版.北京：冶金工業(yè)出版社,2008：4.

[2] 呂春緒.工業(yè)炸藥理論[M].北京：兵器工業(yè)出版社,2003：3.

[3] 閆泉剛.復合敏化劑在乳化炸藥中的應用[J].爆破器材,2004，33(6):20-22.

Applicationofcompoundsensitizationtechnologyinproductionofemulsionexplosives

LIUXiaohong

(GansuXinganIndustrialExplosiveMaterialCo.,Ltd.,JISCO,LanzhouGansu730030,China)

All types of sensitization technology in production of emulsion explosives are analyzed.The test results show that the compound sensitization technology can be used for emulsion explosives to promote explosion properties and storage stability, and reduce the pollution of working environment.

emulsion explosives; sensitizing agent; perlite;compound sensitization

2017-03-23

劉曉宏，男，1968年出生，1991年畢業(yè)于北京科技大學采礦專業(yè)，工程師，從事工程爆破及民用爆炸物品研究、生產(chǎn)管理工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.29

TD235.21

A

1004-7050(2017)03-0087-02