巖石型低密度膨化硝銨炸藥的研發(fā)與應(yīng)用

龍明喜 羅堯

摘 要：本文針對特殊工程爆破領(lǐng)域?qū)Ρ破鞑牡男枨螅盅芯苛说兔芏取⒏弑苷ㄋ?，并通過對現(xiàn)有的巖石膨化硝銨炸藥生產(chǎn)技術(shù)改進(jìn)，成功研制出了巖石型低密度膨化硝銨炸藥，產(chǎn)品投入使用后受到用戶的好評。

關(guān)鍵詞：膨化硝銨炸藥；巖石型低密度膨化硝銨炸藥；膨脹劑

1 緒論

膨化硝銨炸藥是一種性能優(yōu)良的無梯型工業(yè)硝銨炸藥，是由南京理工大學(xué)自主發(fā)明和廣為應(yīng)用的新型粉狀工業(yè)炸藥，其擯棄了原銨梯炸藥中的TNT組分，提高了生產(chǎn)、使用中的安全性，降低了生產(chǎn)成本，消除了TNT對人體的傷害和環(huán)境污染，是一種無污染、無毒害的環(huán)保型產(chǎn)品，主要用于礦山開采、道路修筑等民用爆破領(lǐng)域中[1]。膨化硝銨的制造采用了表面活性技術(shù)，通過控制硝銨飽和溶液在一定條件下的減壓蒸發(fā)結(jié)晶而形成一種具有多微孔、膨松化的片狀晶體，它具有比表面大、吸油力強(qiáng)、滲油力低的特點(diǎn)，使得該種炸藥雖不含TNT但仍可達(dá)到或超過2號巖石銨梯炸藥的各項(xiàng)性能指標(biāo)。[2]因此，該型炸藥在各民用爆破領(lǐng)域中得到了廣泛使用。

隨著社會(huì)的發(fā)展，在一些特殊工程爆破領(lǐng)域，如城市定向拆除爆破、松動(dòng)爆破及特殊金屬材料爆炸焊接、加工等爆破領(lǐng)域，需要一種低密度、高爆能的炸藥，而現(xiàn)有的膨化硝銨炸藥卻不能很好地滿足這部分用戶的實(shí)際需求。我公司為了迎合民爆器材市場需求，決定著手研究低密度、高爆能型炸藥，以滿足特殊工程爆破及特種材料加工用戶的實(shí)際要求。

2 改進(jìn)思路及方案探索

由于我公司現(xiàn)有巖石型膨化硝銨炸藥密度通常在0.80～0.90g/cm3之間，密度相對其他炸藥要低得多，考慮到用戶需求的為低密度、高爆能型炸藥，我公司經(jīng)研究分析后，決定在現(xiàn)有的生產(chǎn)線上進(jìn)行技術(shù)革新試驗(yàn)，通過技術(shù)手段進(jìn)一步降低巖石型膨化硝銨炸藥的密度以滿足用戶的需求，并著手進(jìn)行了相應(yīng)的研究與系列試驗(yàn)。

2.1 巖石膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝

我公司生產(chǎn)的巖石膨化硝銨炸藥是以膨化硝酸銨作為氧化劑再添加可燃物（油和木粉）制成的粉狀工業(yè)炸藥。其技術(shù)關(guān)鍵是選擇合適的復(fù)合添加劑，使一定濃度的硝銨水溶液在高溫、高真空度下，以高度沸騰狀態(tài)快速析晶，形成膨松狀的、表面有“憎水層”的徽氣泡敏化的片狀硝銨，進(jìn)而與合適的復(fù)合燃料油、合適細(xì)度和水份的木粉混合而成的炸藥。

2.2 巖石膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝改進(jìn)方案設(shè)計(jì)

由于膨化硝銨炸藥是依靠“微氣泡”達(dá)到自敏化，因此，密度稍低一些有利于提高其爆炸感度，但密度也不可過小，因?yàn)槊芏仍叫?，體積越低，炸藥的爆速也會(huì)降低，嚴(yán)重時(shí)甚至不能維持穩(wěn)定爆轟。因此，直接降低巖石膨化硝銨炸藥密度無法滿足用戶的實(shí)際需求。我公司經(jīng)過分析研究后，決定通過調(diào)整現(xiàn)有巖石膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝配方，在生產(chǎn)工藝配方中添加一種低密度的抗水性膨脹劑來調(diào)整炸藥整體密度，從而達(dá)到改進(jìn)目的，滿足用戶的實(shí)際需求。然而，炸藥密度的降低，單位體積炸藥的重量也會(huì)明顯下降，這將導(dǎo)致炸藥的爆速、猛度也隨之下降，作功能力降低；為保證改進(jìn)后炸藥的爆炸性能，我公司又在膨化硝銨炸藥油相中添加一定比例高能負(fù)氧物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)炸藥盡可能小的負(fù)氧平衡指標(biāo)。

2.3 巖石膨化硝銨炸藥工藝改進(jìn)試驗(yàn)

我公司巖石膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝中，原復(fù)合油相是由30%A蠟、30%B蠟、40%C蠟組成，為了提高油相的高能負(fù)氧物質(zhì)，我們將復(fù)合油相配方調(diào)整為30%A蠟、40%B蠟、29.5%C蠟，同時(shí)又增加了0.5%的高分子活性劑，經(jīng)檢測，配方調(diào)整后復(fù)合蠟的運(yùn)動(dòng)粘度、含油量都有了明顯提高。我們按上述調(diào)整配方生產(chǎn)出產(chǎn)品后，往里加入1%抗水性膨脹劑并手工攪拌混合均勻，然后人工添加到十頭裝藥機(jī)中進(jìn)行單機(jī)裝藥試驗(yàn)。試驗(yàn)產(chǎn)品經(jīng)檢測后我們發(fā)現(xiàn)存在以下問題：①炸藥的爆速、猛度均未達(dá)到巖石膨化硝銨炸藥性能指標(biāo)要求，產(chǎn)品性能檢測數(shù)據(jù)見表1；②炸藥在裝藥過程中，藥粉流散性差，不利于裝藥。

為了解決單機(jī)試驗(yàn)中存在的問題，我公司查閱相關(guān)資料及咨詢有關(guān)技術(shù)專家后，提出了以下解決方案：①在原試驗(yàn)方案配方中適當(dāng)降低復(fù)合油相的比例或者重新加入流散性好的炸藥分散劑；②提高硝酸銨比例。經(jīng)過多次單機(jī)試驗(yàn)后，我們將低密度硝銨炸藥的復(fù)合油相比例確定由30%A蠟、39.5%B蠟、29%C蠟、1.5%高分子活性劑組成，經(jīng)檢測，新型復(fù)合蠟的滴熔點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)粘度、含油量都有了明顯提高；同時(shí)，我們在巖石低密度膨化硝銨炸藥的組分配比中，適當(dāng)?shù)亟档土藦?fù)合油相的比例，由原來的4%降低到3.5%，硝銨由原來的92%提高到92.5%，其它組分不變。并按調(diào)整后的配方進(jìn)行了中試試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中在混藥工序加入1%抗水性的膨脹劑，中試試驗(yàn)的產(chǎn)品性能檢測數(shù)據(jù)見下表。

通過中試試驗(yàn)可以看出，這次試驗(yàn)的產(chǎn)品堆積密度又進(jìn)一步降低，炸藥的殉爆距離、爆速、猛度等均達(dá)到巖石膨化硝銨炸藥性能指標(biāo)要求。但是，我們在裝藥過程中發(fā)現(xiàn)藥粉流散性還不是佷好，不利于裝藥。由于抗水性膨脹劑比較光滑，松散性能較好，適當(dāng)提高比例可以增強(qiáng)巖石型低密度膨化硝銨炸藥的流散性。因此，公司相關(guān)人員經(jīng)綜合分析后，將抗水性膨脹劑由原來的1%提高到2%進(jìn)行再次試驗(yàn)，經(jīng)再次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)出的藥粉流散性及裝藥效果明顯提升，公司隨后按該配方進(jìn)行了批量試生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，產(chǎn)品投放到市場后受到用戶的好評。

3 產(chǎn)品應(yīng)用優(yōu)勢及技術(shù)特點(diǎn)

我公司研發(fā)的巖石型低密度膨化硝銨炸藥是針對城市定向拆除爆破、松動(dòng)爆破及特殊金屬材料爆炸焊接、加工等特殊要求而研發(fā)的一種新型工業(yè)炸藥。推向市場具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢：

①在特殊工程爆破領(lǐng)域（如城市定向拆除爆破、松動(dòng)爆破及特殊金屬材料爆炸焊接、加工），其作業(yè)效果明顯優(yōu)于市場上的快速膨脹劑，其做功能力強(qiáng)，效率高，相對于快速膨脹劑更易于施工及控制。②在確保炸藥性能不變的前提下，降低了炸藥密度，解決了膨化硝銨炸藥密度在低于0.78g/cm3條件下，不是拒爆就是做功能力差的技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了低爆速特種材料的加工，滿足了特殊行業(yè)的作業(yè)要求，填補(bǔ)了國內(nèi)低密度巖石型膨化硝銨炸藥的空白。③該產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，性能良好。殉爆距離≥6cm，爆速≥3.4×103m/s，猛度≥12mm，做功能力≥298ml。全部達(dá)到WJ9026—2004巖石型膨化硝銨炸藥產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。④膨化硝銨炸藥由于使用復(fù)合油相，增大了炸藥的粘性，因此膨化炸藥的流散性差，裝藥時(shí)出藥不快。我公司研發(fā)的低密度膨化炸藥加入抗水性膨脹劑，改善膨化硝銨炸藥的流散性，有利于裝藥的控制。⑤該技術(shù)成熟可靠，有很好的使用效果，生產(chǎn)工藝先進(jìn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，爆炸性能優(yōu)良，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)人員相對少，本質(zhì)安全程度高，生產(chǎn)過程安全可靠，生產(chǎn)效率高，該工藝技術(shù)具有新穎性和創(chuàng)造性，開辟了巖石型低密度膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的新途徑，具有同類產(chǎn)品國內(nèi)先進(jìn)水平，適于工業(yè)化生產(chǎn)。⑥該生產(chǎn)工藝在巖石膨化硝銨炸藥的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，不增加動(dòng)力及生產(chǎn)成本，在線人員不變，增強(qiáng)了公司的競爭力，同時(shí)滿足了不同用戶和市場的需要，市場前景巨大。

4 結(jié)論

我公司通過對現(xiàn)有巖石型膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝的技術(shù)改進(jìn)，在原有巖石型膨化硝銨炸藥生產(chǎn)線基礎(chǔ)上通過配方變更，經(jīng)過多次試驗(yàn)與配方調(diào)整，成功研制出了巖石型低密度膨化硝銨炸藥。由于是在原有巖石型膨化硝銨炸藥生產(chǎn)線基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，改進(jìn)后的生產(chǎn)工藝不增加動(dòng)力及生產(chǎn)成本，在線人員不變，改進(jìn)后的生產(chǎn)工藝及過程安全、可靠，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)過程容易控制，改進(jìn)效果十分理想，具有較大的市場潛力，有利于公司市場開拓及發(fā)展壯大。

參考文獻(xiàn)：

[1]呂春緒，劉祖亮，葉志文，等.膨化硝銨炸藥[M].北京：兵器工業(yè)出版社，2001.

[2]陳萬里.抗水型巖石膨化硝銨炸藥的研究[J].煤礦爆破.2003，1（60）：8-9.

作者簡介：龍明喜（1984-），男，貴州錦屏縣人，本科，工程師/副總經(jīng)理、總工程師，2007年7月畢業(yè)于南京理工大學(xué)特種能源工程與煙火技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)主要從事民爆器材生產(chǎn)工作。