探究乳化粒狀銨油炸藥春夏季結(jié)塊、黏性消失快原因及防范對策

郭海南 陳敏 易曉昌

江西吉安國泰特種化工有限責(zé)任公司 江西 吉安 343136

引言

乳化粒狀銨油炸藥（又稱重銨油炸藥)是由乳化炸藥基質(zhì)與多孔粒狀銨油炸藥混合而成的一種混合炸藥。即：多孔粒狀硝酸銨與輕柴油按比例混合，組成了多孔粒狀銨油炸藥；多孔粒狀銨油炸藥再和乳膠基質(zhì)的不同配比組成了不同性能的乳化粒狀銨油炸藥。該炸藥具有裝藥高效、密度大、爆能高、成本低等優(yōu)點(diǎn)，并且具有一定的抗水性能；該炸藥能夠根據(jù)工程要求靈活調(diào)節(jié)配比，兼?zhèn)淞巳槟z炸藥和銨油炸藥的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性。乳化粒狀銨油炸藥廣泛應(yīng)用于露天干孔、濕孔、隧道和硐室爆炸作業(yè)，尤其適用于礦山井下上向孔作業(yè)面的爆破作業(yè)。但是，乳化粒狀銨油炸藥在春夏季生產(chǎn)時(shí)，易結(jié)塊，且該炸藥的黏性消失快，給使用帶來諸多不便。為此筆者從分析乳化粒狀銨油炸藥在春夏季生產(chǎn)時(shí)結(jié)塊嚴(yán)重、黏性消失快的原因入手，從生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝上探討解決此問題的辦法。

1 乳化粒狀銨油炸藥結(jié)塊原因分析

（1）乳化粒狀銨油炸藥中因含有多孔硝酸銨，多孔硝酸銨本身是一種結(jié)塊性很強(qiáng)的物質(zhì)，造成硝酸銨結(jié)塊的原因：①硝酸銨的變晶性：在不同的溫度下硝酸銨具有不同的晶形，生產(chǎn)溫度改變時(shí)，會發(fā)生晶形轉(zhuǎn)變，同時(shí)伴隨體積和熱的變化從而引起硝酸銨結(jié)塊；②“鹽橋”的重結(jié)晶性：硝酸銨吸濕后，表面形成一層飽和溶液膜，在表面張力的作用下，飽和溶液在鄰近的顆粒間搭成“液橋”。當(dāng)空氣溫度降低或濕度減少時(shí)，“液橋”中溶解的硝酸銨被部分或全部重結(jié)晶出來，形成堅(jiān)硬質(zhì)密的細(xì)粒，將硝酸銨顆粒牢固地粘連在一起。導(dǎo)致乳化粒狀銨油炸藥結(jié)塊[1]。

（2）乳化粒狀銨油炸藥中因含有乳化炸藥基質(zhì)，乳化炸藥基質(zhì)是由硝酸銨、硝酸鈉、水、油相材料、乳化劑等乳化而成的亞穩(wěn)定狀態(tài)物質(zhì)，其中含水量達(dá)到10-12%，乳化炸藥基質(zhì)（以下稱乳膠基質(zhì)）作為包覆劑與粒狀多孔硝酸銨在強(qiáng)力攪拌作用下，易使乳膠基質(zhì)膜變得稀薄，且被粒狀多孔硝酸銨（比表面積大）的強(qiáng)大孔隙滲透吸附，使乳化粒狀銨油炸藥的黏性逐漸消失。

（3）乳膠基質(zhì)作為包覆劑與粒狀多孔硝酸銨在強(qiáng)力攪拌作用下，由于粒狀多孔硝酸銨是電解質(zhì)，屬極性物質(zhì)。春夏季空氣中水分較大，且水分子是極性物質(zhì)，混合體系易吸收空氣中的水分子，使硝酸銨形成“鹽橋”，導(dǎo)致乳化粒狀銨油炸藥結(jié)塊。

2 從乳化粒狀銨油炸藥生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝上解決該炸藥結(jié)塊、黏性消失的方法

2.1 粒狀多孔硝酸銨包覆乳膠基質(zhì)設(shè)備的選型

我公司原來用的是雙輥螺旋包覆混合設(shè)備，該設(shè)備是一種強(qiáng)力機(jī)械攪拌設(shè)備，適用于間隙生產(chǎn)。該設(shè)備混合物料顆粒間相互碰撞、摩擦，形成剪切混合，這種攪拌方式對乳膠基質(zhì)的破壞性較大，乳膠基質(zhì)膜變得稀薄，且顆粒物料長時(shí)間摩擦設(shè)備內(nèi)壁，易使設(shè)備內(nèi)壁溫度上升。

現(xiàn)在使用的是雙軸漿葉式包覆混合設(shè)備，該設(shè)備的混合機(jī)理也是對流、剪切、擴(kuò)散，但是混合過程柔和，不破壞乳膠基質(zhì)特性，乳膠基質(zhì)對粒狀多孔硝酸銨主要起包覆作用，而非強(qiáng)力機(jī)械攪拌混合，極大地保護(hù)了乳膠基質(zhì)，產(chǎn)品不易結(jié)塊。

2.2 生產(chǎn)乳膠基質(zhì)的乳化劑及油、水相配比調(diào)整

生產(chǎn)乳化粒狀銨油炸藥的乳膠基質(zhì)原來使用的是我廠生產(chǎn)乳化炸藥的乳膠基質(zhì)，生產(chǎn)乳化炸藥的乳膠基質(zhì)水油相質(zhì)量配比為∶水相∶油相=93∶7，乳化劑為sp-80?，F(xiàn)在生產(chǎn)乳化粒狀銨油炸藥的乳膠基質(zhì)，我們在原材料——乳化劑上進(jìn)行了調(diào)整：乳化劑添加了少量的高分子乳化劑，使得乳膠基質(zhì)界面膜上更容易實(shí)現(xiàn)乳化劑分子的緊密堆積，形成具有立體結(jié)構(gòu)的復(fù)合膜，使油、水相的親和力更強(qiáng)，從而使得乳膠基質(zhì)的穩(wěn)定性更強(qiáng)，且具有一定的彈性，抗顛簸性好[2]，在與粒狀銨油炸藥包覆混合過程中不易破壞；同時(shí)提高乳膠基質(zhì)水、油配比中油相的含量，水、油相質(zhì)量配比現(xiàn)調(diào)為：水相：油相=89∶11，增加油膜的厚度，使得乳膠基質(zhì)的黏性更好。提高油相在乳膠基質(zhì)中的占比，勢必打破乳膠基質(zhì)的氧平衡，我們通過適量減少配比中輕柴油量達(dá)到乳化粒狀銨油炸藥的氧平衡。

2.3 降低乳膠基質(zhì)的包覆混合溫度

乳膠基質(zhì)的出料溫度一般都在85-90℃之間，如果此時(shí)乳膠基質(zhì)與粒狀銨油炸藥包覆混合，容易把粒狀銨油炸藥中的柴油蒸發(fā)出來，因柴油的飽和蒸氣壓低；同時(shí)包覆混合溫度高，多孔粒狀硝酸銨產(chǎn)生“變晶性”，引起多孔粒狀硝酸銨結(jié)塊。所以我們把乳膠基質(zhì)的包覆混合溫度控制在45℃-55℃之間。

2.4 加入防結(jié)塊抑制劑

乳膠基質(zhì)是油包水（W/O）型乳狀液，用它包覆多孔粒狀硝酸銨，傳統(tǒng)的防結(jié)塊辦法是使用表面活性劑。我們試驗(yàn)了多種表面活性劑，例如：硬脂酸、丙三醇、改性銨油炸藥的防結(jié)塊劑，在春夏季生產(chǎn)時(shí)防結(jié)塊效果還是不太理想。現(xiàn)在我們使用的防結(jié)塊劑是一種硝酸銨結(jié)塊抑制劑，硝酸銨結(jié)塊抑制劑是一種極弱堿性鹽(表示為A+B-)，它與弱酸性粒狀硝酸銨發(fā)生極緩慢的化學(xué)反應(yīng)，從而阻斷“鹽橋”的生成，主要反應(yīng)方程式：NH4NO3+ A+B-→ NH4B-+ A+NO3，因?yàn)榧尤肓繕O少，一般控制在1%～2%，所以不會影響炸藥的產(chǎn)品性能。

3 結(jié)束語

綜合上述，春夏季生產(chǎn)乳化粒狀銨油炸藥時(shí)，優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)工藝可以防止乳化粒狀銨油炸藥結(jié)塊、黏性消失過快現(xiàn)象。結(jié)論如下：

（1）生產(chǎn)乳化粒狀銨油炸藥時(shí)，采用雙軸漿葉式包覆混合設(shè)備，乳化粒狀銨油炸藥不易結(jié)塊。

（2）在生產(chǎn)半成品乳膠基質(zhì)的油相材料中添加了少量的高分子乳化劑，使得乳膠基質(zhì)的穩(wěn)定性強(qiáng)，抗顛簸性好，在與粒狀銨油炸藥包覆混合過程中不易破壞。

（3）在生產(chǎn)半成品乳膠基質(zhì)時(shí)，水、油相配比中，增加油相的含量，乳化粒狀銨油炸藥的黏性不易消失，

（4）降低乳膠基質(zhì)的包覆混合溫度，包覆混合溫度控制在45℃-55℃這間。

（5）加入硝酸銨結(jié)塊抑制劑后，乳化粒狀銨油炸藥不易結(jié)塊。