露天粉状乳化炸药的研究与质量控制.pdf

8 爆破器材E ．x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 8 卷第5 期 露天粉状乳化炸药的研究与质量控制’ 王波安立昌 辽宁工程技术大学 辽宁阜新，1 2 3 0 0 0 [ 摘要] 通过对粉状乳化炸药的研究，探索了露天粉状乳化炸药配方的设计、工艺的确定、爆炸性能及其安全性 能的质量控制。研发了成本低、能耗小、爆炸性能好和安全性能高的露天粉状乳化炸药。 [ 关键词] 粉状乳化炸药露天质量控制爆炸性能 [ 分类号】T D 2 3 5 ．2 1 1 引言 针对粉状铵梯炸药的缺陷，人们进行了大量的 研究工作，最初的研究仅仅停留在提高铵梯类炸药 的防潮、防结块性能，减少或消除梯恩梯对生产和使 用人员身体健康的危害水平上，其主要生产工艺仍 为轮碾机掺合，受轮碾机掺合形式和掺合时间的限 制，生产效率低，不能进行连续化生产，也无法从根 本上改变生产操作的落后状况和炸药的性能。2 0 世纪7 0 年代末研制成功的乳化炸药，由于良好的生 产环境和炸药性能，很快得到发展。进而，研究人员 在吸取乳化炸药抗水性能和爆轰性能优良、生产工 艺先进与粉状炸药储存、运输和使用方便优点的基 础上，提出了采用乳化手段制备粉状炸药的突破性 新构想，并在几年后实现了工业化生产，为我国工业 炸药增添了一个新品种粉状乳化炸药。 该炸药是利用乳化方式制备乳胶，经雾化得到 粉末状态，再经冷却、流化及加入添加剂等一系列处 理得到成药。该炸药无需像乳化炸药一样进行密度 调节，而具有较好的雷管感度及爆轰性能，适合工业 应用。露天粉状乳化炸药的爆速一般低于露天型乳 化炸药，略高于2 号岩石铵梯炸药，猛度低于乳化炸 药而与2 号岩石铵梯炸药相当，作功能力也与2 号 岩石铵梯炸药相当，殉爆距离高于一般膏状乳化炸 药，是一种性能优良的无梯型粉状炸药。通过爆破 试验应用表明，该炸药爆破威力大，安全性能好。 2 配方与工艺的设计和确定 2 ．1 配方的设计和确定【1 1 工业混合炸药的配方的设计无一例外，都必须 遵循零氧平衡的原则，同时还要充分考虑到 1 露 天粉乳炸药原料具有良好的物理化学稳定性，易加 工、价廉、来源广泛，炸药具有良好的内外相容性，确 保炸药的制造、运输、贮存和使用的安全性； 2 露 天粉乳炸药的配方，理论上应为零氧平衡设计，实际 中的氧平衡有些偏正，这主要考虑到包装材料、纸等 都是负氧物质，它们也参加爆炸反应； 3 根据爆破 的对象和要求，选择氧化剂、可燃剂及其它添加剂， 以调节炸药的能量。 4 根据爆破介质的不同，调 整炸药猛度和威力； 5 露天粉乳炸药应具有适当 的实用感度和较小的危险感度； 6 应选择工业炸 药合理加工工艺，以确保炸药的生产安全、优质、低 耗，当露天粉乳炸药的配方确定后，合理的加工工艺 非常重要。 依据配方设计的理念，通过研究与探索、试验和 实验、质检与控制，确定配方如表1 ，该露天粉状乳 化炸药的配方可在高湿的季节条件下生产，并适合 机械化装药。 表1 露天粉状乳化炸药组成配方 2 ．2 工艺的设计和确定 水相材料制备在硝酸铵中加入硝酸钠等氧化 剂和水，溶解温度为 1 1 0 5 ℃；油相材料制备将 乳化剂、复合油相、高熔点可燃剂组成的混合物加入 到油相熔化罐中加热升温，熔化温度为 9 04 - 5 ℃； 乳化基质制备将储存罐中的水相和油相按一定比 例通过连续乳化器乳化，形成乳胶基质；雾化制粉工 艺将制得的乳胶基质用乳胶输送泵送人雾化器并 在制粉塔内雾化成粉，粉化后的物料经振动式流床 流化处理，制得产品即可送入包装工房包装入库。 其生产的工艺流程见图1 。 待水相材料溶化和油相材料熔化后，保持和控 收稿日期2 0 0 9 ．0 4 ．1 4 作者简介王波 1 9 6 4 一 。男，副教授，主要从事工业炸药理论与制造技术研究。r ．- m s t l f u 4 m l i e h e n g 1 6 3 ．咖 万方数据 2 0 0 9 年l O 月露天粉状乳化炸药的研究与质量控制 王 波等 9 图1露天型粉状乳化炸药的生产工艺流程示意图 制好温度，在乳化之前，先将连续乳化器、油相泵、水 相泵及管路和流量计用蒸汽预热4 8m i n 左右，开 动连续乳化器，调整好频率和转速，关闭乳化器出料 阀，接通油、水相管路。乳化之前先输油相，并按事 先标好的流量调好油相泵转速，将油相输入连续乳 化器中一定的时间后，再输入水相，按事先标定好的 流量，调整好水相泵的转速。待水相输入一定的时 间后，打开连续乳化器的出料阀，开动乳胶输送泵进 行喷雾制粉呤J 。 在泵送乳胶雾化之前，应先安装调试好主体设 备雾化器，接好压缩空气管，调好风压，开启换热器 并通入蒸气，再泵送乳胶雾化制粉。在制取乳胶的 同时，也开启制粉系统，手动操作时先开引风机，后 开上、下鼓风机，与此同时开动空气冷风机，设定进 风的温度和相对湿度。调好集料器、流化床和系统 风压。正常情况下，即可连续喷雾制粉。 3 质量因素控制 为确保生产出质量合格的产品，除保证原材料 的质量，配料时的准确计量，设备的正常运转和工艺 参数控制准确之外，还应做好以下几点 1 严格控制水相溶液的析晶点在水相溶化 工艺中，放料前必须测定溶液的析晶点，析晶点控制 在1 1 5 1 2 5 ℃，达到要求时才能放料。 2 准确标定水相和油相的入料量露天粉状 乳化炸药的配方中，氧化剂和可燃剂是有一定的比 例的，而且要求的误差很小，否则会严重影响炸药的 性能和状态。连续乳化油、水相的比例是靠流量计 采集信号来实现自动控制的。然而流量计的液体流 量信号、体积、质量的转换、仪器的精度等都会带来 误差，因而开始时都必须通过实际标定来决定油相、 水相的流量。 3 对乳化基质进行组分分析经常对乳化基 质进行组分分析，可进一步验证油、水相的比例是否 合适，结合对乳化基质的物理状态的观察 外观观 察及显微镜下观察 就可积累经验，及时发现和解 决问题，保证产品质量。 4 对成品炸药进行性能检测依据W J ／ 1 9 0 2 5 2 0 0 4 对成品炸药进行性能检测，特别是炸药的猛 度、爆速、殉爆距离、做功能力等常规且重要的检测 项目。 4 性能检测与对比 露天粉状乳化炸药是以硝铵等氧化剂溶液的微 细液滴为分散相，以特定复合蜡和乳化剂等碳质燃 料的溶液为连续相，经常压连续乳化器乳化形成的 乳胶基质。经三流式雾化器雾化成粉并采用振动式 流化床处理，制得炸药产品。由于该炸药采用的特 殊生产工艺，产品颗粒具有W ／O 型特殊的物理结 构，使该药产品兼备了乳化炸药和粉状炸药的优点， 其生产工艺先进，自动化程度高，生产环境好，组分 中不含梯恩梯等对身体有害和污染环境的物质，生 产安全、可靠，产品抗水性能优良，储存期长，做功能 力大，储存、运输和使用方便，适用于地下、露天 煤 矿或冶金矿山 爆破工程及城市控制爆破和其它特 种爆破工程。 4 ．1 抗水性能 露天粉状乳化炸药具有良好的抗水性能，浸水 试验结果见表2 。 表2 露天粉状乳化炸药浸水试验 4 ．2 安全性能 1 撞击感度≤1 6 ％； 2 摩擦感度≤8 ％； 3 热感度合格； 4 爆炸后有毒气体生成量≤7 5 8 0 I ．／k g 。 4 ．3 爆炸性能 露天粉状乳化炸药爆炸性能是关键的重要指 标，其爆炸性能对比指标见表3 。 表3 露天型粉状乳化炸药性能及指标对比 下转第1 3 页 蜜一 一剂一 一．节Ⅳ一 一添一 万方数据 2 0 0 9 年l O 月 利用废弃丁羟推进剂 A P ／A L ／w n x 改制民用炸药I 【A N 的研究蒋大勇等 1 3 机理；根据爆轰参数理论值与实测值的比较结果，对 爆轰性能及其影响因素作了详细分析。本文还对 H A N 炸药的用途进行了研究，通过与常用露天型铵 锑炸药加以比较，阐明了H A N 炸药适宜用作大直 径露天型炸药的原因。 4 废弃H T P B 推进剂改制民用炸药的方案可 行，可操作性较强，规模化生产后不但符合循环经济 理念，对其他废弃含能材料的再利用起到积极的借 鉴作用。 参考文献 【1 】l V l a t h e wC e l i n a ，I , e a n n a M i n i e r ，R o g e r A M i n k ．D e v e l o p - m e r i ta n da p p l i e a t l o no ft o o l st Oc h a r a e t e r l z et h eo x i d a t i v e d e g r a d a t i o no fA P ／H T P B ／A Ip r o p e l l n n t si nap r o p e U n n t [ 2 】 [ 3 】 [ 4 】 [ 5 】 [ 6 ] r e l i a b i l i t y 咖由[ J 】． l h e r m o e h i m i e a ．A ．e t a ，2 0 0 2 ，3 8 4 ． 3 4 3 3 4 9 ． 侯林法．复合固体推进剂[ M 】．北京宇航出版社， 2 0 D 5 ．3 2 ． 陆明，吕春绪．粉状工业炸药配方设计的数学模型 【J ] ．爆炸与冲击，2 0 0 1 ，2 3 3 ．2 1 0 一2 1 4 ． 张国伟，韩勇，苟瑞君．爆炸作用原理[ M ] ．北京国 防工业出版社，2 0 0 6 ．5 4 ． 吴国群，黄文尧，王晓光．二级煤矿许用乳化炸药爆轰 参数的理论计算[ J 】．安徽理工大学学报，2 0 0 8 ，2 8 1 ．7 8 一∞． 张丽华．用废旧发射药制造民用炸药的研究[ D ] ．南 京南京理工大学，1 9 9 8 ． S t u d yo nP r e p a r a t i o no tC i v i lE x p l o s i v eH A Nw i 也1 t s a 们e dI I T P BP r o p e l l a n t J I A N GD a y o n g o D ，W A N GX t t a n j t m ①，B A IY t m ，t t A NQ i l o , , g o I S e e o n dA r t i l l e r yF o r c ev ．．9 1 ．e e r l ．sI m t i t u t c S b 删穗】【i ’蛐．7 1 0 0 2 5 ②x i ’阻C o m m a n d i n gC o l l e g eo tC A P E S h a n m i i ’蛐。7 1 0 0 3 s 【A B S T R A C t ] T h ep a p e rd e m o n s t r a t e st h er a t i o n a l i t ya n df e a s i b i l i t y0 fp 1 ％- 秘 s t l o u , f fc i v i la 讪Ⅺi v cI - I A Nw i t hd i s c a r d e d ，H T P Bp r o p e l l a n t ∞t h eb a s i so fi t se n e r g e t i cf e a t u r e ，s e c u r i t ya r i dc o m p a t i b i l i t y 衄蛐．k ．e e o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo f7 , e l t O o x y g e nb a l a n e oa n dd e t o n a t i o ne x p e r i m e n t s ，t a k i n gt t T P B 衄t h em a i nc o m p o n e n t ，A P 朋o x i d a n ta n dN C ∞s e n s i t i z e r - I t A Ne x p l 0 6 i v o 肿c o m p o s e d ．T h eb e s tr a t i oa m o n gt h et I l r e cs u l Ⅺt a n e e si sd e t e r m i n e db yt h el l l l i x i m u l nh e a t i n g 岫[ I c i p k ． T h ee x p l 0 6 i o nh e a t ，v e l o c i t y ，p r e s s u r ea n dv o l u m e 眦t h e o r e t l e a l l ye ．a l c u l a t e da n dv e r i f i e db yt h e 咖瑚溅t e s t s 静 c o r d i n gt od e t o n n f i o nd I I l 面m lo ft l A Ne x p l 0 6 1 v o ．T h er e s u l t ss h o wt h a td l s e n r d e d1 4 T P Bp r o p e l l a n t 咖b el z a n s t o r m e Ii m o p o w d e r ye x p l 0 6 i v e ab ya d d i n gA Pa n dN Cp o w d e ri nt h eo p t i m i z e dp r o p o r t i o na f t e rm u h e di n t ol ，| r t i d oa b o u tI m a m ．T h e t h e o r e t l e a ld e t o n a t i o np a r a m e t e r so ft h et t A He x p l 0 6 1 v ea m o u n tt ot h ee x p e r i m 棚t a lv 妇．a n dt h eo v e r a l ld e t o n a t i o np e r - f o r m a n e cr e a c h e st h el e v e l0 fc o m o , l l yu s e da m m o n i t ee x p l 0 6 i v o ． [ K E YW O R D S ] d i s c a r d e dI t T P Bp r o p e l l , , ．t ，c i v i le x p l o s i v e 。l a a n s t o r m a t l o n 上接第9 页 5 结论 -． 1 露天型粉状乳化炸药具有可靠的安全性 能，具有适当的实用感度和很小的危险感度； 2 该炸药具有优良的爆炸性能，从表3 可以 看出各项爆炸性能参数均高于W j ／ 1 9 0 2 5 - 2 0 0 4 标 准； 3 露天型粉状乳化炸药具有良好的抗水性 能，可用于露天水孔爆破和含水工程爆破； 4 露天型粉状乳化炸药的质量好坏取决于配 方设计和工艺、工序控制。 参考文献 [ 1 】汪旭光．乳化炸药[ M 】．北京冶金工业出版社，1 9 9 3 ． 1 7 6 1 9 8 。3 1 6 3 3 0 ． [ 2 ]白建明．粉状乳化炸药制粉的影响因素研究[ J ] ．爆破 器材，2 0 0 6 。3 5 1 1 4 一1 5 ． R e s e a r e l aa n dQ u a n t i t yC o n t r o lo fP o w d e r yE m u l s i o nF ．a t p l o s i v et o tO p e a - p l tO p e r a t i o n W A N G1 3 0 ，A NI A e l u m g K ∞n i n gT e e h n l e a lU n i v e r s i t y u a o z l i I I gF l l x i n ，1 2 3 0 0 0 [ A B S T R A C T ] B yt h er e s e a m l a0 fp o w d e r ye m u l s i o ne x p l o s i v e ，t h ef o r m u l ad e s i g n ．t h et e d m o l o g y ，t h eq u a n t i t yc o n t r o l 0 ft h ec x p l 0 6 i o na n ds a f e t yp e r f o ．m c eo fp o w d e r y e m u l s i o n 既p L o B i 他f o ro p e n p i to p e r a t i o n 眦i n , e s t i g a t e d ．S o m ep o w d e r ／ e m u l s i o n 甑p l o s i v ef o ro p e n - 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