不同敏化条件下乳化炸药减敏的实验研究.pdf

2 0 11 年2 月不同敏化条件下乳化炸药减敏的实验研究李瑛等 不同敏化条件下乳化炸药减敏的实验研究’ 李瑛柏存增 新时代 济南 民爆科技产业有限责任公司 山东济南，2 5 0 1 0 4 [ 摘要] 利用水下爆炸装置测试膨胀珍珠岩、玻璃微球和化学发泡3 种敏化方式下乳化炸药的冲击波参数，计 算乳化炸药的减敏度，衡量不同方式敏化的乳化炸药的稳定性。结果表明玻璃微球敏化的乳化炸药减敏度最小， 稳定性最好。 ’ [ 关键词] 乳化炸药减敏度稳定性水下爆炸 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 乳化炸药是国外7 0 年代发展起来的一种硝铵 类含水工业炸药，具有油包水 W ／O 型的微观结构 和胶体状的外观，乳化炸药的压力减敏是由先引爆 的装药产生的冲击波对未起爆的炮孔装药产生冲击 压缩作用引起的，也称为“受压钝化”、“降敏” 等【l 剖，主要表现为爆燃 即迅速燃烧 、低速爆轰或 局部爆轰 俗称半爆 或者拒爆【3 】。导致异常爆轰 的因素很多，其中占主导原因的有炮孔间距Ⅲ1 和延 期时间等，若乳化炸药的稳定性较差的，就容易出现 爆燃、半爆或拒爆现象，降低爆破效果、影响工程进 度和生产效率并留下安全隐患。 实验中利用水下爆炸装置，测试不同敏化方式 下乳化炸药受压后爆轰波随时间变化的历程，得到 装药的冲击波峰压所对应的电压值、气泡脉动周期、 冲击波能等参数，并根据这些参数计算乳化炸药的 减敏度，利用减敏度来衡量乳化炸药稳定性，对乳化 炸药的生产实践具有一定的指导意义。 1 实验部分 1 ．1 基质的制备 实验所选用乳化炸药的水相材料是硝酸铵、硝 酸钠、尿素和水，油相为复合蜡，斯舯0 为乳化 剂。乳化炸药基本组成如表1 。 表1乳化炸药基本组成 ％ 组分硝酸铵硝酸钠水尿素复合蜡斯盘一8 0 质量含量 7 751 ll42 样品制备步骤称取硝酸铵、硝酸钠、水、尿素加 入到铝容器内，加热至1 1 5 E 左右，用玻璃棒搅拌直 至溶解，恒温。再称取复合蜡和乳化剂。加热至 9 5 。C 左右，恒温，待溶解后搅拌混合均匀。将油相材 料在1 0 0 t 2 左右保温，在一定搅拌速度下往油相中 缓慢加入水相组分，并不断搅拌使其乳化，得乳化基 质，然后冷却。 1 ．2 基质的敏化 物理敏化采用玻璃微球和膨胀珍珠岩作为物 理敏化剂。在乳化基质温度降到7 0 ℃左右，向其中 加入2 ．5 ％的物理敏化剂，搅拌均匀。化学敏化化 学敏化剂是N a N 0 2 H 0 1 3 质量比 。当乳化 基质温度控制在4 0 5 0 ℃时，向其中加入化学敏化 剂，并加人2 3 滴促进剂，促进剂是H 。P O ．H 0 1 4 体积比 ，搅拌2m i n 左右至乳化基质变白 后，测密度。 1 ．3 水下爆炸测试 1 ．3 ．1 实验材料 主发药包用牛皮纸卷成直径为1 ．4 8 c m ，长度 为6 ．0 0c m 的圆筒，将其一端用万能胶密封起来并 装填2 ．0 0c m 厚的石英砂与浆糊的混合物，干燥之 后确保在水中长时间浸泡无水渗入。用电子天平称 量1 ．8g 黑索今 R D X ，将之装入上述制备好的纸 筒，压实之后装入l 发8 号工业电雷管并装填石英 砂，最后用万能胶水密封。 次发药包考虑到水池的尺寸、水池壁的抗压 强度和药包能否完全爆轰，本实验所用药包为9 9 乳 化炸药的球形装药，用塑料薄膜包裹成球状，直径在 3 0 m m 左右。由于乳化炸药是一种油包水型乳胶 体，爆轰波在波阵面上化学反应速度较快，加之药包 在水下爆炸时水也对其产生一定的约束作用，8 号 雷管底部猛炸药部位插入药包中心位置能够完全引 爆炸药，达到稳定爆轰，使实验研究结果具有一定的 可靠性。 收稿日期2 0 1 0 - 0 9 ．1 2 作者简介李瑛 1 9 r 7 7 一 ，女，助理工程师。主要从事含能材料及其技术方面的研究。E m a i l j n U y y 2 0 0 9 1 6 3 ．C O i l ] 万方数据 2 0 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 0 卷第1 期 1 ．3 ．2 实验装置 如图l 所示，实验装置由4 部分组成，即爆炸水 池、测试系统、药包和药包起爆系统。在压药过程 中，将测试系统去掉，主发药包和次发药包按照一定 距离固定在铁架中央。 起 图1 水下爆炸测试装置 其中爆炸水池半径2 ．7 5m ，高3 ．6 2m ；测量系 统主要由I C P I n t e g r a t e dC i r c u i tP i e z o e l e c t r i c 型传感 器 美国P C B 国际公司 、5 4 8 4 5 A 示波器以及电缆 线组成。 1 ．3 ．3 实验步骤 先将主发药包与次发药包固定在铁架子中央， 主发药包装药中心位置应对着次发药包球形中心， 设定两药包的水平距离为3 0 c m ，用电车将铁架移送 爆炸水池相应位置。主发药包引爆后，取出次发药 包，待用。将一发8 号工业电雷管插入受压后的次 发药包中并重新固定在铁架子上．与传感器的距离 设定为1 1 0 c m ，与测试系统连接。测量前，将示波 器设置为等待触发状态；测量时，I C P 型传感器的敏 感元件要正对着药包中心，这样当爆炸冲击波到达 塑料软管时，通过硅油施压于敏感元件，使得冲击波 波阵面在不发生变形的情况下，到达敏感元件，使传 感器捕捉到压力信号。将次发药包放人水池中引 爆，I C P 型传感器捕捉到压力信号，在示波器上显 示，记录数据。 1 ．4 乳化炸药减敏度的计算方法 炸药在水下爆炸过程分为炸药爆轰、冲击波的 形成和传播、气泡的脉动3 个阶段。炸药在水中爆 炸伴随着气泡的膨胀和压缩，气泡的膨胀和压缩的 次数，可以称为气泡脉动次数。研究表明，气泡脉动 的最大一次压力仅仅是冲击波压力的0 ．1 0 ．2 倍， 但是尽管如此，由于气泡脉动持续的时间远远超过 冲击波压力的持续作用时间，气泡脉动的作用不容 忽视．文章中在计算炸药爆炸输出的总能帚时．只 计算了气泡脉动第一次所消耗的能量和冲击波的能 量。 乳化炸药减敏度的计算方法哺1 很多，例如可以 用冲击波峰压的压力和冲击波峰压的对数值计算公 式，也可以用受冲击波压力作用前后比冲击波能变 化计算。实验中主要是考察在受压距离相同的情况 下，不同敏化剂对乳化炸药稳定性的影响。减敏度， 的计算公式如下 厂 F 一置 ／ F t 式中F 乳化炸药未受压时冲击波峰压所对应 的电压值； 五不同受压距离次发药包的冲击波峰压 所对应的电压值； t 单发电雷管的冲击波峰压对应的电压 值。 ，的取值范围在0 和1 之间，减敏度厂值越小， 稳定性越好；f 值越大，说明稳定性越差。当，等于 0 时，说明炸药完全爆轰，当厂等于1 时，说明炸药拒 爆，完全被压死。 2 结果与讨论 本实验对样品的测试是采取两次求平均值来计 算减敏程度，表2 、表3 、表4 分别为雷管、乳化炸药 未受压和乳化炸药受压后的爆炸冲击波的参数，表 5 是根据表2 、表3 、表4 参数计算的结果。表中匕 为冲击波峰压所对应的电压值；t n t f 分别为冲击波 上升时间和下降时间；T 为气泡脉动周期。1 。为乳 化基质；2 。为玻璃微球敏化；3 。为膨胀珍珠岩敏化； 表28 号工业电雷管水下冲击波测试 表3乳化炸药未受压时爆炸冲击波参数 万方数据 2 0 1 1 年2 月不同敏化条件下乳化炸药减敏的实验研究李瑛等 2 l 表4 乳化炸药受压后爆炸冲击波参数 表5 乳化炸药减敏度计算结果 3 结论与展望 通过水下爆炸装置测试乳化炸药受压前后冲击 波参数，计算乳化炸药减敏度。利用减敏度来定量 衡量不同敏化方式下乳化炸药稳定性的优劣。得到 以下结论 水下爆炸测试装置能够较为准确地测量炸药爆 炸的冲击波参数，对于在一定条件下比较炸药爆炸 性能，具有一定的可靠性。 根据异常爆轰量化值大小反映出乳化炸药的稳 定性优劣，玻璃微球敏化的乳化炸药稳定性最好。 考虑到经济效益，玻璃微球作为敏化剂具有一 定的局限性，所以对于玻璃微球的成本和对乳化炸 药稳定性的影响方面还有待进一步的研究。 参考文献 [ A B S T R A C T ] T h es h o c kW a V ep a m m e t e 隅o fe m u l s i o ne x p l o s i v es e n s i t i z e db yp e t i t e ，如8m i c r o s p h e r e sa n dt h ec h e m i c f lf o a m i n gm e t h o dw e r et e s t e db yu s i n gu n d e r w a t e re x p l o s i v ed e v i c e ．T h er e d u c e ds e n s i t M t ro fe m u l s i o ne x p l o s i v e si sc f l c u l a t e dt om e a s u r et h es t a b i H t ro fe m u l s i o ne x p l o s i v e s ．T h er e s u l 协s h o w e de m u l s i o ne x p l o s i v es e n s i t i z e dg l 鹪8m l c r o s p h e r e 8 m e t h o dh a st h em i n i m u ms e n s i f i 嘶a n dt h eb e s ts t a b i l i q ． [ K E YW O R D S ] e m I l l s i o nc x p l o s i v e ，r e d u c e ds e n s i t i v i t y ，s t a b i H t y ，u n d e r w a t e re x p l o s i o n 万方数据