高温敏化时间对乳化炸药性能的影响.pdf

高温敏化时间对乳化炸药性能的影响 徐德成李广刘咏竹胡良伟 葛洲坝易普力重庆力能民爆股份有限公司，重庆4 0 8 3 0 0 摘要通过高温敏化时间对乳化炸药性能的实验研究，探寻其对乳化炸药的密度、殉爆距离、猛度和爆速 等乳化炸药性能的影响，得出高温敏化时间对乳化炸药性能有显著相关的结论。在一定的时间内，乳化炸药 的爆炸性能随着敏化时间的增加而减小，殉爆距离、猛度和爆速随着敏化时间的增加而增加，但当敏化时间 增加到一定程度后，随着敏化时间再继续增加，由于敏化气泡变大， 密度趋于稳定， 而殉爆距离和爆速反而下 降。高温敏化时间控制在1 2 0 ～1 6 0 s 较为宜。 乳化炸药； 敏化时间； 药卷密度； 殉爆距离； 猛度； 爆速 T Q 5 6 4 . 4 A 1 0 0 1 - 4 8 7 X 2 0 1 6 0 3 - 0 1 1 8 - 0 4 1 0 . 3 9 6 3 / j . i s s n . 1 0 0 1 - 4 8 7 X . 2 0 1 6 . 0 3 . 0 2 3 E f f e c t s o f H i g h - t e m p e r a t u r e S e n s i t i z a t i o n T i m e t o E m u l s i o n E x p l o s i v e s P e r f o r m a n c e X U D e - c h e n gL I G u a n gL I U Y o n g - z h u H U L i a n g - w e i G e z h o u b a E x p l o s i v e C h o n g q i n g L i n e n g C i v i l E x p l o s i v e C o L t d , C h o n g q i n g 4 0 8 3 0 0 , C h i n a A b s t r a c t T h r o u g h t h e e m p i r i c a l r e s e a r c h o n e m u l s i o n e x p l o s i v e p r o p e r t y , t h e s e n s i t i z a t i o n t i m e a t h i g h t e m p e r a t u r e w a s s t u d i e d t o e x p l o r e t h e i n f l u e n c e o n e m u l s i o n e x p l o s i v e d e n s i t y , s y m p a t h e t i c d e t o n a t i o n d i s t a n c e , b r i s a n c e a n d d e t o n a t i o n v e l o c i t y , a n d p e r f o r m a n c e o f e m u l s i o n e x p l o s i v e . I t i s c o n c l u d e d t h a t h i g h t e m p e r a t u r e s e n s i t i z a t i o n t i m e o n t h e p r o p e r t i e s o f e m u l s i o n e x p l o s i v e h a s s i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o n . W i t h i n a c e r t a i n p e r i o d o f t i m e , t h e e m u l s i o n e x p l o s i v e d e n s i t y d e c r e a s e d w i t h t h e s e n s i t i z a t i o n t i m e , b u t t h e s y m p a t h e t i c d e t o n a t i o n d i s t a n c e , b r i s a n c e a n d d e t o n a t i o n v e l o c i t y i n c r e a s e d w i t h t h e s e n s i t i z a t i o n t i m e i n c r e a s i n g . W h e n t h e s e n s i t i z a t i o n t i m e i n c r e a s e d u p t o a c e r t a i n e x t e n t , t h e s y m p a t h e t i c d e t o n a t i o n d i s t a n c e a n d d e t o n a t i o n v e l o c i t y d e c r e a s e d o w i n g t o t h e b i g g e r s e n s i t i z a t i o n b u b b l e s . T h e o p t i m i z e d t e m p e r a t u r e s e n s i t i v e t i m e w a s o b t a i n e d a s 1 2 0 ～ 1 6 0 s . e m u l s i o n e x p l o s i v e ; s e n s i t i z e d t i m e ; c a r t r i d g e d e n s i t y ; g a p d i s t a n c e ; b r i s a n c e ; d e t o n a t i o n v e l o c i t y 2 0 1 6 - 0 7 - 2 1 徐德成（1 9 6 5 - ）， 男， 重庆市垫江县人， 工程师， 主要从事 工业炸药生产应用研究， E - m a i l c q d j x d c 1 6 3 . c o m 。 万方数据 第3 3 卷第3 期 徐德成，李广，刘咏竹，等高温敏化时间对乳化炸药性能的影响 1 1 9 1 高温敏化技术的特点 高温敏化采用全化学敏化技术，敏化剂使用的 原材料为敏化促进剂A 、促进剂曰、促进剂C 、促进剂 D 和亚硝酸钠。根据生产品种不同，选用不同种类 的促进剂与亚硝酸钠形成水溶液作为敏化剂，并以 不同的添加方式，实现炸药的敏化。选择促进剂A 、 促进剂曰和亚硝酸钠为敏化剂组成成分，通过调整 敏化促进剂A 和促进剂B 实现敏化反应速度的控 制。敏化剂溶液在常温状态下处于化学反应的亚稳 定状态，伴随有缓慢的化学反应，故而敏化剂溶液存 放时间不应超过4 8h ；随着温度的升高，反应速度加 快，当温度达到或者超过8 0 ℃时，反应加剧，作为敏 化反应温度。 高温敏化技术通过将配制好的敏化剂，定量加 入高温乳胶基质中，并经敏化器分散于高温乳胶基 质体系，敏化剂在高温下开始进行敏化反应，生产气 态产物，炸药装药处于高温乳胶状态，当药卷进入冷 却水槽后，乳胶基质温度下降，敏化反应被抑制，敏 化反应结束，敏化时间即为乳胶基质从敏化器至进 入冷却水槽的时间。采取药卷冷却降温抑制反应进 行，达到控制敏化时间 即反应时间 的目的等一系 列方法实现。 高温化学敏化工艺从敏化剂加入乳胶基质直至 装药成卷，炸药均处于连续封闭状态，敏化剂在高温 状态下的反应时间根据物料管道长短有变化，随装 置确定而固定，仅随产能变化有微小波动，敏化反应 的时间主要体现在药卷在输送带上的停留时间，通 过调整装药后进入冷却水槽输送带的运行速度，控 制药卷在输送带上的停留时间，实现对敏化时间的 控制。 2 试验部分 2 ．1 试验器材 秒表精度0 ．1s ；电子天平3 0 0 0g ，精度0 ．1g ； 量筒5 0 0m L ，最小刻度5m L ；钢直尺3 0c m ，最小 刻度1m m ；游标卡尺1 5c m ，精度O ．0 2m m ；爆速 仪Z B S 9 6 0 1 A 南京理工大学 ；铅柱及钢片 G B1 2 4 4 0 - - 1 9 9 0 炸药猛度试验铅柱压缩法；冷却 水桶盛水容积不小于4 0 妇，2 只。 2 ．2 试验方法 在输送带运行的情况下，使用秒表设定取样点 的停留时间 不同停留时间以取样点停留时间加取 样后至入水的滞留时间之和 作为试验停留时间， 达到停留时间后，将样品放人冷却水桶中进行冷却。 试验停留时间设置为4 0s 、6 0 s 、8 0s 、1 0 0s 、 1 2 0S 、1 4 0 s 、1 6 0s 、1 8 0s 共8 个试验点。 待样品冷却至室温后，从冷却水桶中取出样品， 去除药卷外表的水珠，检测殉爆距离时利用小刀切 除药卷两端的突出部分，按照国家标准的规定进行 药卷密度、殉爆距离、猛度和爆速的测定。 2 ．3 试验结果 试验得到敏化时间对乳化炸药性能炸药密度、 殉爆距离、猛度和爆速的影响 表1 ，在高温状态 下，敏化反应速度快，随着反应的进行，气体产物积 累而微气泡持续生成，乳化炸药的体积进一步膨胀， 乳化炸药的表观密度继续下降，乳化炸药的性能持 续增长；当乳化炸药经装药冷却后，敏化反应速度显 著下降，敏化的微气泡生成被抑制，未反应完全的敏 化剂以分散的液态形式保留在乳胶基质内部，失去 对炸药的敏化作用。乳化炸药性能的变化与敏化时 间的关系见图1 一图4 。 表l 敏化时间对乳化炸药性能的影响 T a b I elI n f l u e n c eo fs e n s i t i z e dt i m eo n e m u l s i o ne x p l o s i v ep e r f o r m a n c e f g 。 ● 翌 、 魁 静 釉 蠕 2 04 06 0 8 01 0 0I2 01 4 01 6 01 8 02 0 0 停留时间，s 图l停留时间对药卷密度的影响 F i g ．1 I n f l u e n c eo fr e s i d e n c et i m eo nc a r t r i d g ed e n s i t y 3 试验结果分析 3 ．1 敏化时间对装药密度的影响 炸药密度随着敏化剂反应的进行，生成的气态 万方数据 爆破2 0 1 6 年9 月 产物以微小气泡的形式留存于乳胶基质中，药卷的 体积膨胀增大，炸药密度随之下降，从表l 和图l 中 可以看出，停留时间在1 2 0s 以内，炸药的密度随着 停留时间的延长有明显的降低，说明在该时间段敏 化剂反应不完全，为微气泡增长期；当停留时间超过 1 2 0s 后，炸药密度变化趋缓，敏化反应基本完成，微 气泡达到稳定期。 曼 镀 型 蝼 霞 O 图2停留时间对殉爆距离的影响 F i g ．2 I n f l u e n c eo fr e s i d e n c et i m eo ng a pd i s t a n c e 图3 停留时间对猛度的影响 F i g ．3 I n f l u e n c eo fr e s i d e n c et i m eO i lb f i s a n c e 图4 停留时间对爆速的影响 F i g ．4 I n f l u e n c eo fr e s i d e n c et i m eo nv e l o c i t yo fd e t o n a t i o n 为此，炸药敏化时，药卷高温敏化时间应不低于 1 0 0s ，保证敏化剂反应充分，炸药内部生成的微气 泡达到稳定状态。 3 ．2 敏化时间对殉爆距离的影响 随着敏化时间的延长，炸药的殉爆距离随之增 加 表1 ，停留时间在8 0s 内，炸药殉爆距离与停留 时间呈正比例增长 图2 。超过8 0s ，殉爆距离增 长变缓，当停留时间为1 6 0s 时，殉爆距离达到最大 值9c m ；停留时间继续增加时，殉爆距离反而下降， 表明敏化时间延长至一定值后，随着停留时间增加， 敏化反应继续进行，微气泡继续增大，使成为“热 点”源的有效气泡量减少，引起感度下降。 殉爆距离作为炸药爆轰波感度指标，要求有一 定的感度，从乳化炸药的特性以及使用要求，殉爆距 离达到7c m 即能满足使用要求。结合试验情况，停 留时间应保持不小于8 0s 为宜。 3 ．3 敏化时间对猛度的影响 从表1 和图3 中反映炸药猛度随着停留时间 的延长而增加，当停留时间达到1 6 0s 时，猛度值达 到最大值1 9 ．2m m ，随着停留时间增加，敏化反应继 续进行，微气泡继续增大，使成为“热点”源的有效 气泡量减少，引起爆轰反应速度下降，对介质形成的 爆轰冲量降低，作用能力下降，猛度值反而下降。 维持炸药猛度稳定，停留时间应控制在不小于 1 2 0s ，且不超过1 6 0S 范围。 3 ．4 敏化时间对爆速的影响 敏化时间对炸药爆速的影响显著，从表1 中可 以看出，随着停留时间的增长，爆速值从4 6 0 0m ／s 增长至5 2 0 0m ／s ；停留时间为1 2 0s 时，爆速超过 5 0 0 0m ／s ；停留时间超过1 6 0s 时，爆速随停留时间 的延长而下降。从图4 中可以看出，停留时间在 4 0 ～1 4 0s 范围内，爆速随停留时间的增长，具有较 好的线性增长关系，停留时间在1 4 0 ～1 6 0s 范围维 持在最大值5 2 0 0m ／s 。 保持乳化炸药的爆速不小于5 0 0 0m ／s ，对充分 发挥炸药对周围介质做功具有积极意义，停留时间 应控制在1 2 0 ～1 6 0s 较为适宜。 4结论 综上所述，高温敏化时间是维持敏化反应的重 要条件，对乳化炸药性能有显著影响。结合生产工 艺装备情况，安全控制要求，提出如下建议 1 停留时间 即高温敏化时间 控制在1 2 0 1 6 0s 较为适宜。 万方数据 [ 4 ] 张绍光， 王从银， 王辛. 高温金属炉渣控制爆破技术 研究与实践[ J ] . 爆破，2 0 1 1 ，2 8 4 8 7 - 8 9 . [ 4 ] Z H A N G S h a o - g u a n g , W A N G C o n g - y i n , W A N G X i n . S t u d y a n d p r a c t i c e o n c o n t r o l l e d b l a s t i n g t e c h n i q u e s o f h e a t m e t a l l i c s l a g [ J ] . B l a s t i n g , 2 0 1 1 , 2 8 4 8 7 - 8 9 . i n C h i n e s e [ 5 ] 史秀志，谢本贤，鲍侠杰. 高温控制爆破工艺及新型隔 热材料的试验研究[ J ] . 矿业研究与开发，2 0 0 5 ， 2 5 1 6 8 - 7 1 . [ 5 ] S H I X i u - z h i , X I E B e n - x i a n , B A O X i a - j i e . E x p e r i m e n t a l s t u d y o f c o n t r o l l e d b l a s t i n g t e c h n o l o g y o f h i g h t e m p e r a t u r e c o a g u l a t i o n a n d n e w h e a t i n s u l a t i o n m a t e r i a l [ J ] . M i n i n g R e s e a r c h a n d D e v e l o p m e n t , 2 0 0 5 , 2 5 1 6 8 - 7 1 . i n C h i n e s e [ 6 ] 张杰， 郝新民， 马伟， 等. 高温炮孔爆破的安全处 理探讨[ J ] . 工程爆破，2 0 1 3 ，1 9 1 / 2 1 0 2 - 1 0 4 . [ 6 ] Z H A N G J i e , H A O X i n - m i n , M A W e i , e t a l . D i s c u s s i o n o n t h e s a f e d i s p o s a l o f t h e h i g h t e m p e r a t u r e h o l e b l a s t i n g [ J ] . E n g i n e e r i n g B l a s t i n g , 2 0 1 3 , 1 9 1 / 2 1 0 2 - 1 0 4 . i n C h i n e s e [ 7 ] 孙守平， 张新忠， 马占科. 关于高温凝结物的爆破实践 [ J ] . 爆破，2 0 1 2 ，2 9 2 1 0 4 - 1 0 6 . [ 7 ] S U N S h o u - p i n g , Z H A N G X i n - z h o n g , M A Z h a n - k e . B l a s r i n g p r a c t i c e o n h e a t c o a g u l u m [ J ] . B l a s t i n g , 2 0 1 2 , 2 9 2 1 0 4 - 1 0 6 . i n C h i n e s e [ 8 ] 中华人民共和国国家标准. G B 6 7 2 2 - 2 0 1 4 爆破安全 规程[ S ] . 北京中国标准出版社，2 0 1 4 . [ 9 ] 唐信来，雷玲，孙向阳. 高温闪速炉炉结爆破拆除 [ J ] . 爆破，2 0 0 8 ，2 5 4 7 7 - 7 8 . [ 9 ] T A N G X i n - l a i , L E I L i n g , S U N X i a n g - y a n g . H i g h - t e m p e r a t u r e f u r n a c e g u i t a r f l a s h b l a s t i n g [ J ] . B l a s t i n g , 2 0 0 8 , 2 5 4 7 7 - 7 8 . i n C h i n e s e [ 1 0 ] 冯建森. 一种煤矿许用的耐热电雷管[ J ] . 火工品， 2 0 0 0 4 2 3 - 2 6 . [ 1 0 ] F E N G J i a n - s e n . H e a t - r e s i s t a n t e l e c t r i c d e t o n a t o r a l l o w a b l e i n c o l l i e r y [ J ] . H u o g o n g p i n , 2 0 0 0 4 2 3 - 2 6 . i n C h i n e s e [ 1 1 ] 傅建秋， 李战军， 蔡建德， 等. 胶状乳化炸药和电雷管 的耐高温性能试验研究[ J ] . 爆破，2 0 0 8 ，2 5 3 4 - 1 0 . [ 1 1 ] F U J i a n - q i u , L I Z h a n - j u n , C A I J i a n - d e , e t a l . E x p e r i m e n t a l r e s e a r c h o n r e s i s t a n c e t o e l e v a t e d t e m p e r a t u r e s o f c o l l o i d a l e m u l s i o n e x p l o s i v e a n d e l e c t r i c d e t o n a t o r [ J ] . B l a s t i n g , 2 0 0 8 , 2 5 3 4 - 1 0 . i n C h i n e s e [ 1 2 ] 刘殿中， 杨仕春. 工程爆破实用手册[ M ] . 北京 冶金 工业出版社，2 0 0 3 5 9 1 . [ 1 ] 林常康. 乳化炸药高温敏化、连续化、自动化生产工艺 技术探讨[ J ] . 低碳世界，2 0 1 3 1 8 . 2 0 7 - 2 0 8 . [ 1 ] L I N C h a n g - k a n g . S t u d y o n t h e p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y o f h i g h - t e m p e r a t u r e s e n s i t i z e d , c o n t i n u o u s a n d a u t o m a t i o n o f e m u l s i o n e x p l o s i v e [ J ] . L o w C a r b o n W o r l d , 2 0 1 3 1 8 2 0 7 - 2 0 8 . i n C h i n e s e [ 2 ] 周康波. 静态乳化高温敏化技术适用性探讨[ J ] . 煤矿 爆破，2 0 1 2 1 2 9 - 3 1 . [ 2 ] Z H O U K a n g - b o . A p p l i c a b i l i t y s t u d y o f s t a t i c e m u l s i o n a n d h i g h t e m p e r a t u r e s e n s i t i v e t e c h n o l o g y [ J ] . C o a l M i n e E x p l o s i v e , 2 0 1 2 1 2 9 - 3 1 . i n C h i n e s e [ 3 ] 张洁. 高温敏化乳化炸药稳定性的影响[ J ] . 大科 技，2 0 1 2 6 2 6 8 - 2 6 9 . [ 3 ] Z H A N G J i e . E f f e c t o f h i g h t e m p e r a t u r e o n t h e s t a b i l i t y o f e m u l s i o n e x p l o s i v e [ J ] . B i g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , 2 0 1 2 6 2 6 8 - 2 6 9 . i n C h i n e s e [ 4 ] 费汉强，邓福安. 乳化炸药爆速影响因素研究[ J ] . 采 矿技术，2 0 1 0 ，1 0 1 7 3 - 1 0 0 . [ 4 ] F E I H a n - q i a n g , D E N G F u - a n . S t u d y o n t h e i n f l u e n c i n g f a c t o r s o f t h e d e t o n a t i o n v e l o c i t y o f e m u l s i o n e x p l o s i v e s [ J ] . M i n i n g T e c h n o l o g y , 2 0 1 0 , 1 0 1 7 3 - 1 0 0 . i n C h i n e s e [ 5 ] 汪旭光. 乳化炸药[ M ] . 北京 冶金工业出版社， 2 0 0 8 . 万方数据