含Fe2的乳化基质热感度测试(1).pdf

爆破器材E x p l o s i v eM a ￡e f i g s 第4 1 卷第1 期 含F e 2 的乳化基质热感度测试‘ 婉笛。郭子如。谢兴华①朱晶。陶腾飞o ①安徽理工大学化学工程学院 安徽淮南，2 3 2 0 0 1 ②淮南市城市建设投资有限责任公司 安徽淮南，2 3 2 0 0 1 ③广东明华机械有限公司韶关分公司 广东韶关，5 1 2 1 4 6 [ 摘要] 通过F c Y l A 型发火点测定仪对台F e 2 的乳化基质爆发点进行测试．结果表明f P 的加入对乳化基 质的爆发点及其活化能有较为明显的降低作用，含F ， 的乳化基质比普通乳化基质爆发点降低了1 2 ．9 1K ，活化能 降低了2 8 ．5 2I d ／m o l 。炸药爆炸所需的外界能量大幅降低，热感度上升，热安定性降低，在炸药生产过程中意外热 爆炸的可能性明显星上升趋势。 [ 关键词] 乳化炸药二价铁离子爆发点活化能 [ 分类号] T J 4 5 0 ．1T I Y 2 3 5 ．2 1 引盲 近年，乳化炸药生产线意外事故频发，乳化炸药 的安全性越来越多地受到人们的关注”⋯。通过调 查发现，有部分事故是由于炸药生产线在高温高浓 度的硝酸铵盐溶液的长期腐蚀下金属离子、金属碎 屑渗入水相溶液中而引发H ⋯。考察金属离子对乳 化炸药稳定性的影响已成为刻不容缓的课题。 在高温硝酸铵腐蚀性盐溶液对乳化炸药生产设 备的腐蚀过程中，渗人水相溶液最多的无疑是铁离 子，对含F e “的乳化基质的热感度进行测试对乳化 炸药生产线的防灾减灾具有重大意义口J 。 1 实验 1 ．1 实验原理 炸药的热感度指在热能作用下炸药发生爆炸反 应的难易程度。用爆发点来表示。乳化基质性状粘 稠。一般采用铁板加热法测试其爆发点．但这种试验 方法样品用量较大。安全性较低。使用伍德合金浴 加热试样的爆发点测试方法，样品用量小，安全性 高，便于在实验室内进行，目前被广泛应用。 在一定条件下加热炸药，经过5s 延滞期后，炸 药发生爆炸时介质的温度为爆发点，主要参数是延 滞期和爆发温度”J 。 5s 延滞期r 与爆发温度r 关系式 r c e 嘉 1 两端取自然对数得 I n f I n c 品 2 式中f 为爆发延滞期，s ；E 为与爆发点对应的炸药 活化能，J ／m o l ；R 为气体常数，取8 ．3 1 4J ／ t o o K ；c 为与炸药成分有关的常数，取1 ．1 6 1 0 一；r 为爆发点的温度，K o 1 ．2 实验器材 实验采用F c Y 一1 A 型发火点测定仪，该仪器控 温范围为0 6 0 0 0 C 。温度分辨率为0 ．1 ℃，时间分辨 率为0 ．0 Is 。见图1 。 图1 爆发点测定仪 雷管壳规定采用8 号平底铜管壳。长度4 5 m m ．外径6 ．6 0 ．o “～m m i l l ．内径6 ．1 0 _ ‘o m m ，端厚 0 ．7 5 ；I T l m o 1 ．3 试验方法 按照乳化炸药配方设计的原则。并与其工业生 产实际情况相结合。实验室制备乳化基质的配方和 制备工艺如表1 和图2 所示。 先将乳化基质装入雷管壳底部，装药量为 5 0 2 m g 。由于乳化基质的外观呈脂膏状，易发 生形变，对木材、陶瓷、金属等有相当强的附着力，而 爆发点测试要求试样全部集中在管壳底部，为了便 于精确、有效地装药。避免试样附着于管I Z l 或管壁 收稿日期2 0 1 I - I I - 1 2 基金项目安徽省科技厅安徽省攻关项目 0 7 0 1 0 3 0 2 1 8 8 9 、安徽省教育厅重点项目 I L l 2 0 1 0 A 1 0 2 作者筒介姚笛 1 9 8 3 一 ．男．硬士，从事爆炸理论与爆炸材辩方面的研究。E - m a i l f i a 曲a l8 3 0 8 1 1 y a h o o ．e o m ．∞ 万方数据 2 0 1 2 年2 月含F e 2 的乳化基质热感度测试姚笛等 表1乳化基质配方设计 ％表2 爆发点实验 水相组分 嚣油相组分熟 硝酸铵 7 7复合蜡4 硝酸钠 7 S p ％8 0 2 水 1 0 硫酸亚铁 F e 2 0 ．0 5 另加 恒 3 r a 鳖i n 烟 匦卜』筹掣 图2 乳化基质实验室制备工艺示意图 上，设计了如图3 的装置。 图3 管壳和特制针管 将连有导线的铜塞与雷管壳口部密合，为尽量 减小实验误差，要保证每次测试中铜塞与雷管壳口 部密合度尽可能一致。实验须在防爆玻璃板后进 行，将伍德合金加热到所需温度，恒定在1 ℃时记 录温度点。此刻立即将装有试样的管壳插入伍德合 金浴中 仪器在伍德合金浴内有耐高温金属底板， 可保证插入深度一致，且大于3 0n u n ，减小每次测量 误差 ，直到爆发后方取出，仪器将自动记录爆发时 间。在5s 延滞期前后，2 ～1 0s 间至少选择4 ～5 个 温度点进行测试，每个温度点至少测量5 次。 1 ．4 数据处理 实验以5K 为一个温差，选择5 个温度点进行 测试，每个温度点测量5 次，得出数据如表2 。 表2 中f 为爆发时间f 。、如、b 、“、b 的算数平均 数，即是在各温度点r 的平均延滞期，根据表中r 、r 数据做r r 图。将实验数据拟合成二次曲线，在曲 线上找出爆发时间为5s 时的测试温度，曲线上此 点温度即为该试样5s 延滞期的爆发点温度，如图4 所示。普通乳化基质的5s 延滞期爆发点温度为 5 9 4 ．8 8K ，含F e z 的乳化基质的5B 延滞期爆发点 温度为5 8 1 ．9 7K 。F e 2 的乳化基质的爆发点比普 通乳化基质降低了1 2 ．9 lK 。 同时对表2 中数据进行再处理得表3 。以表2 图4 合如“乳化基质爆发时间 随温度的变化曲线 表3爆发点实验 中专为横坐标山r 为纵坐标作图，并求其线性关系， 得出直线斜率％，如图5 ‘”。直线斜率 百E ，得E 厅；又女l 1 6 ．1 7 1 0 3 ，如 1 2 ．7 4 1 0 3 ，R 8 ．3 1 4j ／ t o o l K ，得E l 1 3 4 ．4 4k J ／t o o l ，E 2 1 0 5 ．9 2k J ／m o l 。 Ⅲ鲁鲫跏铷Ⅲ啪仍啪 u置避痛惜蒜 万方数据 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 1 卷第1 期 图5含F e 2 乳化基质爆发点与延滞期关系 即普通乳化基质的活化能为1 3 4 ．4 4k J ／t o o l ，含 F e 2 乳化基质的活化能为1 0 5 ．9 2k J ／t o o l 。F e 2 乳化 基质的活化能降低了2 8 ．5 2k J ／t o o l 。 2 结果分析 F e 2 的加入对乳化基质的爆发点有显著降低作 用，同时随着F e 2 的加入。乳化基质的活化能也有 较为明显的降低。乳化基质属反应性化学物质，当 纯度较高时，其稳定性也相对较高，一般不会由于其 本身的自反应放热而发生热自燃、热爆炸事故。但 当这些纯物质中混入某些杂质时，这些杂质的量即 使很微小，也可使得本来非常困难的反应变得非常 容易。反应放热开始，温度迅速降低，反应放热速度 大大提高，当体系内的化学反应发热速度大于该体 系向环境的散热速度，就会造成体系内热积累，最终 导致热自燃或热爆炸饽J 。 同时从朱晶等人的热分解动力实验结果一J 也 可以看出，F e 2 的加入将加速乳化炸药的热分解进 程，乳化炸药热分解速率受温度影响更加明显，在相 同温度下的热分解速率大幅上升，造成这一现象的 原因可能是金属离子的加人提高了乳化基质水相溶 液的析晶点。硝酸铵在水中溶解后的温度梯度本身 就比较大，金属离子的加入可能使其进一步加大，基 质在乳化过程中的水相温度是在不断降低的，由于 温度的降低使水相中过饱和的硝酸铵晶体不断地析 出，在界面膜强度较低的状态下。析晶使油膜破坏， 从而影响了基质的安定性，使其爆发点降低，活化能 下降，热感度上升。 3 结论 F e 2 的加入导致乳化基质爆发点和活化能降 低，使乳化炸药爆炸所需的外界能量大幅降低。 F e “的加入使乳化炸药的热感度上升，热安定性降 低，热爆炸的可能性相对提高，使安全性能大幅下 降，在炸药生产过程中发生意外热爆炸的可能性明 显呈上升趋势。因此，在乳化炸药生产中，要严格控 制金属离子的混入。 参考文献 [ 1 】S a u n d e r sHL ．T h e r m a ld e c o m p o s i t i o no fa m m o n i u mn i - 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n a t i o np o i n to fe m u l s i o nm a t r i xw h i c hc o n t a i n sF d r e d u c e d1 2 ．9 1Kt h a nc o n l l l l o ne m u l s i o nm a t r i x ，a n dt h ea c t i v a t i o ne 1 1 - e r g yr e d u c e d2 8 ．5 2k J ／m 0 1 ．T h ei n i t i a t i o ne n e r g yr e d u c e dl a r g e l y 。t h et h e r m a ls e n s i t i v i t y 瑚ea n dt h eh e a t - r e s i s t a n tq u a l i t y r e d u c e d ，w h i c hC a t l e dt h eo b v i o u sh i g h e rp o s s i b i l i t yo fa c c i d e n t a lt h e r m a le x p l o s i o ni ne x p l o s i v ep r o d u c t i o n ． [ K E YW O R D S ] e m u l s i o ne x p l o s i v e 。f e r r o u si o n ，d e t o n a t i o np o i n t 。a c t i v a t i o ne n e r g y 万方数据