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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2 期 浅谈影响乳胶基质物理敏化密度的因素4 杨长青王有会 陕西红旗民爆集团榆林鸿泰公司 陕西榆林，7 1 9 0 0 0 [ 摘要]文章介绍了乳化炸药及其敏化技术。分析了膨胀珍珠岩的粒度、憎水性、加入量、混拌温度、掺混时间及 乳胶基质黏稠度等因素对乳胶基质物理敏化密度的影响。同时提出了加人膨胀珍珠岩2 ％一3 ％，敏化密度1 ．0 5 1 ．1 5 s ／c m 3 、掺混时间6 0 9 0s 等相应的最佳控制参数和措施来减少影响乳胶基质物理敏化密度的因素。进而 达到提高乳化炸药产品质量的目的。 [ 关键词] 乳胶基质物理敏化膨胀珍珠岩密度 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 引言 ． 乳化炸药乳胶基质敏化的方式一般有化学敏 化、物理敏化和复合敏化三种。化学敏化一般采用 在有机岩溶液中加入发泡助剂或促进剂等。化学敏 化爆速高，成本低，但受环境温度影响较大，生产不 易控制，易产生后效，使密度下降，炸药威力明显降 低，性能波动较大。物理敏化采用空心玻璃微珠，或 膨胀珍珠岩等作为夹带气体的固体微粒，通过机械 搅拌混人乳胶基质来调节乳胶基质密度。目前，国 内外乳化炸药中应用较广、价格较低的夹带气体固 体是膨胀珍珠岩。复合敏化是采用“膨胀珍珠岩 化学发泡”敏化】，能使炸药的爆轰性能指标提高， 形态好，储存稳定，成本较低，具有很高的产品性价 比。 在实际生产过程中，乳胶基质的密度一般在 1 ．3 5 ～I ．4 5g ／c m 3 之间，物理敏化将乳胶基质密度 控制在1 ．0 5 一1 ．1 0g ／c m 3 时，炸药的各项性能指标 最稳定可靠。 本文根据物理敏化的原理，结合生产实践，以膨 胀珍珠岩做为夹带气体固体微粒，来探讨影响乳胶 基质物理敏化密度的因素。 1 膨胀珍珠岩粒度对敏化密度的影响 膨胀珍珠岩微粒是一种白色多孔性的松散颗粒 状物料。主要化学成分是S i O 、A 1 0 ，、C a O 等。它 是由酸性火山玻璃质熔岩 即珍珠岩矿石 等经过 破碎、预热、焙烧 1 2 5 0 1 3 0 0 ℃ 体积突然膨胀7 3 0 倍而制成的。主要应用于建材、保温、隔音和乳 化炸药敏化剂，是目前国内外乳化炸药中应用较广、 价格较低的夹带气体的固体密度调整剂。 粒度是膨胀珍珠岩颗粒大小的度量，是衡量膨 胀珍珠岩质量的主要参数。粒度值越小，颗粒尺寸 越大。粒度直接影响敏化的密度和爆炸性能。以 2 ．5 ％加人量的实验结果如表1 。 表l膨胀珍珠岩粒度对敏化密度和性能影响 由表I 可看出，随着膨胀珍珠岩粒度值的增大， 炸药的密度逐步变小，殉爆距离和爆速均增大。珍 珠岩粒度值越小，颗粒越均匀，所含的敏化微气泡越 多，降低乳胶基质密度效果越明显，形成热点的数量 也就多，爆炸性能也就高。但粒度值超过8 0 目后， 往往灰分增加，有效气泡减少，密度增大，反而降低 了爆轰性能，可见膨胀珍珠岩粒度太大或太小均对 乳胶基质物理敏化密度和性能影响较大。膨胀珍珠 岩密度应该在4 5 5 5 k g ／c m 3 之间为宜1 。 2 膨胀珍珠岩的憎水量对敏化密度的影响 膨胀珍珠岩的外观为白色颗粒状，内部呈丰富 的蜂窝状孔隙，是物理敏化炸药爆炸时“热点”的来 源，在运输、储存、使用中易吸人潮气水分，或将乳胶 基质侵入空隙里面，将空隙里气泡挤出，从而使“热 点”减少，影响敏化效果。同时，非憎水型膨胀珍珠 岩敏化的乳化炸药，储存一段时间之后密度会增大， 测试结果见表2 。 收稿日期2 0 1 0 1 2 1 3 作者简介杨长青 1 9 6 9 一 男，助理工程师，主要从事乳化炸药生产管理工作。E - m a i l y a n g e h a n g q i n 9 5 0 5 1 2 6 ．c o r n 万方数据 2 0 11 年4 月 浅谈影响乳胶基质物理敏化密度的因素杨长青等 表2 非憎水型膨胀珍珠岩敏化 乳化炸药密度的测试 由表2 看出，非憎水型膨胀珍珠岩对炸药储存 密度影响较大。憎水型膨胀珍珠岩正是为了克服上 述缺点而制成的。经过化学处理，在普通膨胀珍珠 岩表面包覆一层玻璃质，或加入3 ％一5 ％的复合 蜡、石蜡或硬脂酸，将气泡封闭起来，防止吸潮和基 质进入空隙里面，起到了很好的效果。采用其敏化 的乳化炸药储存期较长。 因此，憎水量是检验憎水型膨胀珍珠岩封闭性 的重要指标，它直接反映了憎水型膨胀珍珠岩的憎 水能力。具体的衡量标准是1 0 0g 样品通过2 5 0m L 水时样品的吸水率。要求回收水量大于或等于 1 9 0 m L 。使用憎水型膨胀珍珠岩，其储存期比普通 膨胀珍珠岩延长6 0d 以上。 3 膨胀珍珠岩加入量对物理敏化密度的影响 一般物理敏化系统采用连续可调式定量螺旋输 送膨胀珍珠岩，乳胶基质在连续混拌机和输送机构 作用下，将膨胀珍珠岩和乳胶基质充分混拌，分散均 匀，使乳胶基质密度由1 ．3 8 一1 ．4 2 ．g ／e m 3 降到1 ．0 5 一1 ．1 0g ／c m 3 ，这种密度的降低是通过将夹带大量 微小气泡的憎水型膨胀珍珠岩，均匀地分散到乳胶 基质中来完成的。按照炸药起爆的灼热核 热点 理论，在该类炸药中均匀分布着的无数微小气泡就 成为炸药起爆时的灼热点，在外界起爆冲量的机械 能作用下被绝热压缩。机械能转变为热能，微小气 泡被加热升温，在1 ／1 0 0 0 1 ／1 0 0 0 0 0S 的极为短暂 的时间内形成一系列温度高达4 0 0 ～6 0 0 。C 的灼热 点，从而激发炸药爆轰。在生产中敏化时加人不同 比例膨胀珍珠岩，乳胶基质敏化密度和性能如表3 ， 使用珍珠岩密度为4 5 5 5k g ／m 3 。 表3 不同比例的膨胀珍珠岩对敏化 密度和性能影响 由表3 表明，在相同条件下，外加膨胀珍珠岩量 对调整敏化密度有较明显的作用，J b J J n 珍珠岩量越 大，密度越小，产品的爆速和殉爆距离降低越多，同 时由于珍珠岩为无机惰性材料，不参与爆炸反应，加 入量过高时对产品的爆轰性能有不良影响，尤其对 储存时间较长的乳化炸药来讲，爆轰感度衰减剧烈， 甚至不具备雷管感度。加入量过低 如小于1 ％ 时，炸药拒爆。膨胀珍珠岩对乳胶基质密度的调节 力度不够，乳胶基质分散的微气泡较少，热点也少。 因而影响产品的爆轰感度和性能。 因此膨胀珍珠岩加人量控制在2 ％一3 ％之间， 乳胶基质物理敏化密度控制为1 ．0 5 1 ．1 5g ／c m 3 ， 产品综合性能最好。 4 敏化温度对物理敏化密度的影响 敏化温度对敏化密度的影响是明显的，在连续 化乳化炸药生产中，乳胶基质平铺在敞开式钢带上， 通过在其下方通冷却循环水的方法，在短距离与短 时间内将9 5 一1 0 0 。C 的乳胶基质降温到物理敏化所 需求的温度。实践证明物理敏化温度一般控制在 4 9 5 5 ℃之间，最佳敏化温度范围为5 0 一5 2 ℃。敏 化温度高易导致乳胶基质内的油相和蜡水侵入膨胀 珍珠岩空隙导致气泡减少，料体发黄，密度增大，俗 称“发汗”，影响殉爆性能；同时自动装药机最佳装 药温度要求4 0 一4 5 ℃，温度过高会导致纸管变软、 装药变形、折腰和封口不严等缺点；敏化温度过低会 导致乳胶基质变硬、变黏。在混拌珍珠岩时，由于珍 珠岩是膨松颗粒状，易导致混拌不均匀，珍珠岩破 裂，气泡逃逸，敏感度降低，同时导致珍珠岩加入量 增大，体积威力减小。 另外，若外界环境气温较低，将导致膨胀珍珠岩 夹带的气体温度低，在物理敏化时，应适当提高敏化 温度，以防止膨胀珍珠岩与乳胶基质混合时，敏化温 度降低，乳胶基质变硬，影响敏化效果。实践证明环 境温度低于I O 。C 时，可执行敏化温度上限。敏化温 度对乳化炸药性能的影响见表4 。 从表4 中数据看出，膨胀珍珠岩的添加温度控 表4 敏化温度对乳化炸药性能的影响 珍珠岩加敏化温度殉爆距离 爆速密度 A N I ％ ／o c／c m ／ m s 一 ／ g c m q 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 0 卷第2 期 制为5 0 5 2 。C ，敏化密度较好。若温度过低，基质 较硬，加入并掺合膨胀珍珠岩时，容易将之挤破，影 响产品性能；若温度过高，加入珍珠岩时，易使封闭 气体产生热膨胀，封闭层破裂，气体逃逸和胶体掺人 珍珠岩颗粒内，增大敏化密度，使得性能下降。 5 掺混时间对敏化密度的影响 掺混时间对乳化基质的敏化效果有显著的影 响。掺混时间过短不能保证混合均匀。掺混时间越 长，膨胀珍珠岩破碎的几率越大，有效利用率降 低‘3 I 。 为达到既不使较多的膨胀珍珠岩遭破坏，又能 混合均匀的目的，掺混时间根据乳胶基质的硬度不 同而适当改变。乳胶基质的硬度除了与温度有关 外，主要受配方中的油相材料影响，采用不同的油相 材料，乳胶基质呈现出不同的硬度，测试结果见表 5 。 表5 掺混时间对乳化炸药性能的影响 由表5 可知掺混时间控制在6 0 9 0 s 之间，敏 化密度和性能最佳。 6 乳胶基质黏稠度和硬度对物理敏化密度的影响 乳胶基质外观状态主要取决于所选用的乳化剂 和油相材料的种类及其搭配，尤其取决于燃料组分 的物理稠度。对于化学敏化来说，为防止敏化气泡 聚结和逸出，黏度和硬度可适当大些；对于物理敏 化，由于要通过搅拌使易碎膨胀珍珠岩均匀分布，同 时减少装药挤压破裂，黏度和硬度可适当小些。 在复合蜡一定的情况下H 】，S p a n 一8 0 乳化剂用 量对乳胶基质硬度影响的测试结果见表6 。通过比 较看出，S p a n - 8 0 用量为1 ．5 ％一2 ．0 ％时，乳胶基质 的硬度较大，不利于密度控制。用量过高或过低均 使乳胶基质硬度降低。 表6 乳化剂用量对乳胶基质硬度的影响 S p a n - 8 0 含量／％ 乳胶基质针入度／0 ．I m m 1 ．O 1 ．2 1 ．5 1 ．8 2 ．0 2 ．2 2 ．5 2 3 0 2 1 3 2 0 2 1 9 9 1 9 5 2 2 1 2 4 2 这是由于乳化剂用量增加，使界面膜的连续致 密性增强[ 5 】，从而使乳胶基质硬度增大 表6 ，但乳 化剂用量过高时，由于S p a n 一8 0 常温为流动液态，从 而使连续相变软，硬度降低。 由表6 可见，乳化剂含量为2 ．2 ％一2 ．4 ％，针 入度为 2 2 1 2 3 0 0 ．1m i l l 时乳胶基质最适合物 理敏化密度的控制。 7 结论 连续化乳化炸药生产过程中，物理敏化密度是 影响乳化炸药性能的主要因素。 1 膨胀珍珠岩的 粒度为2 0 8 0 目，密度4 5 5 5k g ／m 3 ，回收水量大 于或等于1 9 0 m L ； 2 膨胀珍珠岩加入量控制在2 ％ ～3 ％之间，乳胶基质物理敏化密度控制为1 ．0 5 一 1 ．1 5 9 ／c m 3 ； 3 膨胀珍珠岩的添加温度控制在5 0 5 2 ℃之间； 4 掺混时间控制在6 0 ～9 0 s 之间。 参考文献 [ 1 ] 汪旭光．乳化炸药[ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 8 1 0 0 1 2 7 ，4 7 2 - 4 7 6 ． [ 2 ]陈飞．珍珠岩敏化技术参数对乳化炸药性能的影响 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 2 ，3 1 1 l O - 1 3 ． [ 3 ]吕春绪．工业炸药理论[ M ] ．北京兵器工业出版社， 2 0 0 3 5 9 - 6 2 ． [ 4 ] 王波．乳化炸药油相材料的研究[ J ] ．矿业快报，2 0 0 2 1 2 5 - 7 ． [ 5 ]张命林．乳化炸药生产过程中破乳问题分析[ J ] ．煤矿 爆破，2 0 0 7 4 1 8 ．1 9 ． B r i e fD i s c u s s i o no nt h eF a c t o r sA f f e c t i n gP h y s i c a lS e n s i t i z a t i o nD e n s i 锣o fE m u l s i o nM a t r i x Y A N GC h a n g q i n g ，W A N GY o u h u i Y u l i nH o n g t a iC o ．，L t d ．o fS h a a n x iH o n g q iI n d u s t r yE x p l o s i v eG r o u p S h a a n x iY u l i n ，7 1 9 0 0 0 [ A B S T R A C T ] T h ee m I d s i o ne x p l o s i v ea n ds e n s i t i z a t i o nt e c h n o l o g yw e r ei n d u c e di nt h i sp a p e r ，a n dt h ei m p a c to ff a c t o r s o nt h ep h y s i c a ls e n s i t i z a t i o nd e n s i t yo fm a t r i x 籼d i s c u s s e d ，s u c h 船e x p a n s i o np e r l l t es i 她，h y d r o p h o h i c i t y ，a d d i n g a r a o u n t ，m i x i n gt e m p e r a t u r e ，m i x i n gt i m e ，a n dv i s c o s i t yo fm a t r i xe ta 1 ．T h ec o r r e s p o n d i n gb e s tc o n t r o lp a r a m e t e r sa n d m e a s u r e sw i t ha d d i n ge x p a n s i o np e r l i t e2 ％一3 ％，s e n s i t i z a t i o nd e n s i t y1 ．0 5 1 ．1 5s ／m 3 ，m i x i n gt i m e6 0 9 08i s p r o p o n e dt od e c r e a s et h ei m p a c to ft h ef a c t o r s ，f o rt h ea i mo fi m p m v i n gt h ee m u l s i o np r o d u c tq u a l i t y ． [ K E YW O R D S ] e m u l s i o nm a t r i x ，p h y s i c a ls e n s i t i z a t i o n ，e x p a n s i o np e r l i t e ，d e n s i t y 万方数据