膨化硝铵炸药的性能及其在爆破工程中的应用.pdf

第2 1 卷第3 期 爆破 V o l2 1N o3 2 0 0 4 年9 月B L A S T I N GS e p2 0 0 4 文章编号1 0 0 1 4 8 7 x 2 0 0 4 0 3 一0 1 0 5 0 3 膨化硝铵炸药的性能及其在爆破工程中的应用 陆明，吕春绪 南京理工大学化工学院，江苏南京2 1 0 0 9 4 摘要介绍了现有膨化硝铵炸药的主要品种厦发展趋势，讨论了膨化硝铵炸药的主要性能及其在爆破工 程中的应用．为爆破作业选择合适的膨化硝铵炸药提供参考依据。 关键词硝铵炸药；爆炸性能；爆破；应用 中图分类号T Q 5 6 04 文献标识码A P e r f o r m a n c eo fD i l a t a n tA m m o n - d y n a m i t ea n dI t sA p p l i c a t i o n i nB l a s t i n gE n g i n e e r i n g L UM i n g ，L VC “n z “ S c h 0 0 lo fC h e m i c a lE n 画n e er i n g ，N an j i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，N a I q i l l g2 1 0 0 9 4 ，C h i l l a A b s t r a c t T 1 1 ev a r i e t ya n dd e v e I o p m e Ⅱt Ⅱe n do fe x i 3 t e n td i I a t a n ta m r n o n - d y n a m j t ea r eI n t r o d u c e dh sp e r f o r m a n c ea n da p p l i c a t i o ni nb I a s t i n ge n g i n e e r i n ga r ed i s c u s s e d ．T h er e s u I t sp r o v i d eab a 时sf o rs e I e c t i l l gas u l t a b I ed i I a t a n ta m n ∞n - d y n a m i t ei nb l a s t i n g K e yw o r d s a m m o n d y n a m i t e ；e x p l o s i v ep e r f o 珊a n c e ；b l a s t i n g ；a p p I i c a t i o n 近年．膨化硝铵炸药和粉状乳化炸药等新型无 梯粉状工业硝铵技术迅速发展起来，目前已经在全 国8 0 多家工厂推广，部分取代了铵梯炸药。膨化硝 铵炸药是以经过表面活性技术改性处理得到的白敏 化膨化硝酸铵为氧化剂，并辅以优选的热值高、易铺 展吸附的油相材料和优质木粉作为可燃剂混合而成 的无梯粉状工业炸药，具有生产效率高、性能稳定可 靠、生产成本低和原材料低、无毒无害的特点。膨化 硝铵炸药已在国内6 0 多家工厂推广，取得了良好的 经济和社会效益。 1 膨化硝铵炸药系列品种及爆炸性能 为满足不同条件和场合的爆破工程需要，已开 发了以岩石膨化硝铵炸药为基的系列产品。这些系 列产品是主体岩石膨化硝铵炸药，用于含有瓦斯气 收稿日期2 0 0 4 一0 3 一1 5 作者简介陆明 1 9 6 3 一 ，男；南京南京理工大学教授．主要从事 炸药方面的研究． 体场合的煤矿许用膨化硝铵炸药 包括28 煤矿许用 膨化硝铵炸药、3 8 煤矿许用膨化硝铵炸药、28 抗水 煤矿许用膨化硝铵炸药、3 8 抗水煤矿许用膨化硝铵 炸药 ，用于丈药量爆破的大包岩石膨化铵油炸药， 抗水岩石膨化硝铵炸药，高威力岩石膨化硝铵炸药， 低爆速岩石膨化硝铵炸药和用于地质勘探的膨化硝 铵震源药柱。它们的主要原材料和配方列于表1 中，主要爆炸性能列于表2 中。 2 膨化硝铵炸药在爆破工程中的应用 工业炸药的特征是通过炸药品种和各种性能表 现出来的，膨化硝铵炸药系列产品的品种和性能决 定了它们的不同使用环境和在现场的爆破效果。而 炸药在爆破工程应用中的比较重要的性能为爆速、 作功能力、密度、抗水性、感度等【1 0 』。 2 ．1 爆速 爆速是炸药的主要爆炸性能之一。爆速的大小 直接影响炸药爆炸后的爆压，爆压是爆速平方乘以 万方数据 1 0 6爆破 2 0 0 4 年9 月 密度的函数。质量较高的膨化硝铵炸药的速度较 高，对爆破介质的作用时间短，作用效率较大，因而 可用于坚硬岩石的爆破工程。 为了提高膨化硝铵炸药的爆速，可以采用提高 混药温度、增强混药效果、减少炸药原材料的颗粒尺 寸和加大装药直径等方法。当炸药直径处于临界直 径和极限直径之间时，爆速随装药直径的加大而增 加；从理论上讲，任何炸药只要装药直径足够大，爆 速会随密度增加而增大，但大部分工业硝铵炸药只 能在有限范围内依靠增加装药密度来增加爆速，如 果密度过高就可能出现压死而导致爆速下降和拒爆 的现象。炸药爆炸时的化学反应首先是从炸药颗粒 表面开始的。提高混药温度、增强混药效果、减少炸 药的颗粒尺寸，有利于炸药的氧化剂与可燃剂混合 均匀和比表面积增加，从而有利于爆炸反应的快速 进行，使炸药的爆速增加。 表1 膨化硝铵炸药系列产品的主要原材料和配方 性能项目 岩石膨化煤矿许用膨大包岩石膨抗水岩石膨高威力岩石低爆速岩石晦化硝镀 ⋯⋯、” 硝馈炸药化硝铵炸药化铵油炸药化硝铵炸药膨化硝铵炸药膨化硝铵炸药震源药柱 低爆速工业炸药品种是一种用于光面控制爆 破、爆炸焊接和提高震源药柱分辨率的特殊工业炸 药品种。用猛炸药作为爆炸组分制成低爆速炸药， 存在炸药成本高、生产安全性差的缺点，而用乳胶制 成泡沫炸药则存在工艺复杂的不足不之处。为克服 上述缺陷，同时拓宽膨化硝铵炸药的应用范围，开展 了以膨化硝酸铵作为氧化剂，并辅以适当可燃剂和 稀释剂混制成低爆速工业炸药的研究工作。所提供 的低爆速膨化硝铵炸药具有不舍猛炸药、组成简单、 成本低廉、加工方便的特点。 2 ．2 作功能力 炸药爆炸作功的形式是多种多样的，所有爆炸 产生的功之总和称为总功，它只是炸药能量的～部 分。称为炸药的作功能力或威力。当爆炸条件改变 时，其总功一般变化不大，但各种不同形式的功可能 有较大变动，为充分利用炸药能量，希望所需要的功 占尽可能大的比例，这是炸药应用研究中需要解决 的问题。 为提高膨化硝铵炸药的作功能力，通常需增加 炸药的爆热和比容，一般提高工业硝铰炸药爆热和 比容的方法一是改善硝铵炸药的氧平衡，使炸药的 氧平衡为零氧平衡或接近零氧平衡；二是在硝铵炸 药中加入铝粉等金属粉末，提高炸药的爆热，进而提 高作功能力；三是原材料中的碳元素和氢元素含量 万方数据 第2 1 卷第3 期陆明等膨化硝铵炸药的性能及其在爆破工程中的应用1 0 7 尽量高一些，这样可以生成较多的二氧化碳和水，从 而提高炸药的爆热和比容”J 。 现在膨化硝铵炸药中，作功能力较高的炸药是 高威力岩石膨化硝铵炸药。在爆破工程中使用作功 能力较高的炸药，可以减少破坏单位体积介质炸药 消耗量和钻孔数目，从而降低爆破中的炸药和钻孔 成本，提高经济效益。 2 ．3 密度 炸药的密度决定了给定体积的炮孔中可以装填 炸药的质量。在钻孔费用高的场合，一般采用密度 较大的炸药产品。实际上单位体积炸药的能量更为 重要和合理。有的炸药虽然具有较大的密度，但其 单位体积能量较低，如乳化炸药。仅以炸药的密度 而不以能量密度为依据，就可能导致对所用硝铵炸 药的错误选择。 现有新型硝铵炸药膨化硝铵炸药和粉状乳化炸 药，其炸药的密度都相对偏低，但其能量较高，一定 程度上弥补了密度较低的缺陷。从节约单位炸药的 消耗和进一步降低钻孔成本来讲，提高炸药的密度 是新型硝铵炸药需要研究的课题。 2 ．4 抗水性 乳化炸药具有很好的抗水性，但作功能力较小。 抗水岩石膨化硝铵炸药具有一定的抗水性能，由于 抗水岩石膨化硝铵炸药不含水。其作功能力高于乳 化炸药，具有一定的爆炸性能优势。但抗水性能不如 乳化炸药。在进行爆破施工时，应根据工程的实际 情况，选择抗水能力满足要求，且爆炸性能优良，成 本较低的膨化硝铵炸药或乳化炸药产品。 2 ．5 感度 炸药的感度可分为实用感度和危险感度。衡量 炸药实用感度的方法主要是通过起爆感度试验、冲 击波感度试验和殉爆感度试验进行测试；衡量炸药 危险感度的方法主要是测定炸药的撞击感度和摩擦 感度。炸药具有一定的实用感度能够确保炸药在爆 炸作用中的可靠起爆和完全爆轰，使炸药能量完全 发挥出来；而危险感度的研究，能保证在生产、加工 和运输炸药时的绝对安全，不产生意外激发爆炸的 事故。殉爆距离试验是硝铵炸药的常规检测项目。 殉爆距离既可反映被发装药的冲击波感度，也可反 映主发装药的引爆能力。 一旦炸药起爆后，炸药传播爆轰的能力称为传 爆能力。在一定条件下．极敏感的炸药在炮i L 中的 爆轰可以引爆邻近炮7 L 中的炸药，而传爆能力较小 的钝感炸药如直径太小会产生拒爆或半爆现象；传 爆能力与炸药的临界直径密切相关，一般临界直径 小。炸药的传爆能力大。 殉爆距离和传爆能力对现有膨化硝铵炸药的选 择使用具有一定指导作用，在进行小直径、长炮孔装 药爆破施工时，应选择殉爆距离较大，传爆能力较强 的膨化硝铵炸药品种，已确保炸药爆轰的完全性。 对于炮孔距较小的爆破工程，应选择殉爆距离适中 的膨化硝铵炸药．以防止邻近炮孔炸药的引爆，破坏 控制爆破的效果。 3 膨化硝铵炸药的发展趋势 膨化硝铵炸药是我国工业炸药的发展方向。从 目前膨化硝铵炸药的技术转让、试生产和产品的爆 破使用来看．它将和其它无梯硝铵炸药一起取代现 有的铵梯炸药。但是膨化硝铵炸药作为一种新型工 业炸药有许多需要完善的地方，如进一步提高膨化 硝铵炸药的爆炸性能；稳定膨化硝铵炸药的质量；提 高膨化硝铵炸药的装药密度；提高膨化硝铵炸药的 殉爆感度；改善膨化硝铵炸药的抗水性能改善膨化 硝铵炸药的流散性能。通过膨化剂的进一步研究、 膨化硝铵炸药连续膨化一连续混药工艺的研究、第二 代膨化硝铵炸药的研究以及膨化硝铵炸药产品系列 化的进一步研究，这些问题将逐步得到解决，为我国 工业炸药提供一种高性能、低成本、无污染、可连续 生产且自动控制、安全可靠的新型工业炸药系列，使 我国工业炸药的总体技术水平赶上或达到世界先进 水平。 参考文献 [ 1 ] 倪欧琪．炸药的性能及其在爆破的作用[ J ] ．爆破器 材，1 9 9 7 ，2 6 2 8 ～1 0 [ 2 ]吕春绪，刘祖亮，陆明．工业炸药理论[ M ] 北京兵 器工业出版社．2 0 0 3 [ 3 ] 陆 明．工业炸药的原子经济学[ J ] 爆炸与冲击， 2 0 0 3 ，2 3 1 8 6 ～9 0 ． 万方数据