提高粉状乳化炸药能量密度及药卷松软性方法.pdf

爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第3 6 卷第6 期 提高粉状乳化炸药能量密度及药卷松软性方法 罗鹏翼 江苏省溧阳市金雷化工有限公司 江苏溧阳，2 1 3 3 0 0 [ 摘要] 粉状乳化炸药的能量密度及药卷松软性在巷道掏槽爆破掘进中，关系到施工的质量和速度。研究提高 粉状乳化炸药能量密度的技术用途，从而生产密度达到o ．9 2 ～o ．9 6 9 ／c m 3 的粉状乳化炸药，充分发挥粉状乳化炸 药在巷道爆破掘进中的应用效果。 [ 关键词] 粉状乳化炸药能量密度药卷松软性 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 采用气流式喷雾、冷风造粒生产粉状乳化炸药 是近几年发展起来的一种新型生产工艺。该炸药具 有乳化炸药的爆轰性能，防水性能良好，又兼有粉状 炸药的形态，但粉状乳化炸药毕竟是油膜包裹的硝 铵微晶粒的混合物，而且硝铵微晶粒中又含1 ．5 ％ ～2 ．5 ％的水分，这些水分是以硝铵的饱和水溶液的 母液形式存在于炸药粉体微颗粒之中。随着季节温 度的升高，硝铵的溶解度增加，炸药微颗粒的流散性 及油膜的温粘性也随之变化，造成药卷的松软性差。 药卷的装填密度达O ．9 9 ／c m 3 以上时，药卷易硬结， 使爆破装药操作困难，甚至影响爆破效果，在巷道的 掏槽爆破掘进中，炸药的密度能量和药卷的松软性 影响到巷道掘进施工的质量和速度。 1 巷道爆破作业对粉状乳化炸药密度能量及药卷 松软性的要求 1 ．1 密度能量要求 大断面巷道掘进，大多采用凿岩台车钻孔和垂 直掏槽。掏槽孔间距的设计，掏槽爆破的效果是影响 巷道掘进施工质量和速度的主要因素。而决定其孔 间距大小是依据炸药在岩体内部爆炸后，瞬间对周 围岩石产生强烈的冲击，在岩体内产生压力冲击波， 紧靠药包周围的岩石直接受到爆轰压的作用，使药 包周围的岩石被强烈粉碎，开成一粉碎区的半径尺 寸而定的。 掏槽孔的设计，依据公式 y 止高型 1 式中y 粉碎区半径，m m ； 凡炸药密度，g ／c m 3 ； 五装药不耦合系数，密实装药为1 ．o o ； z 炸药相对威力 质量威力 ，对2 号岩 石炸药z 1 0 0 ； ．卜岩石抗爆系数，砂岩取1 ．6 ～1 ．8 ； d 药孔直径，m m ，一般取4 2 ～4 8 m m 。 将2 号岩石铵梯炸药和粉状乳化炸药的 一1 、 而 1 、z 一1 0 0 、 1 ．6 ～1 ．8 代人式 1 ，当d 一4 2 ～ 4 8 m m 时，在中等坚硬岩石中的粉碎区半径分别 是‘川 2 号岩石铵梯炸药为2 0 8 ．3 ～2 2 2 ．2 m m ； 粉状乳化炸药 密度O ．9 6 9 ／c m 3 时 为2 0 0 ～ 2 1 3 ．3 3 m m 。 由式 1 推导可见，粉状乳化炸药的密度达到 O ．9 6 9 ／c m 3 时，乳化炸药在中等坚硬岩石中的粉碎 区半径与2 号岩石铵梯炸药相接近。 另外，在巷道掘进爆破施工中，依据炸药在岩体 内爆炸后产生的粉碎区半径，确定掏槽孔的间距后， 粉状乳化炸药仍需满足掏槽孔单位体积破岩耗药量 的要求。在工程施工中，掏槽孔的装药长度，一般取 0 ．6 ～o ．8 m 的孔深，也就是将设计的单位体积耗药 量，必须装填在o ．8 m 的孔深之内，掏槽孔的单孔装 药量按经验式[ 2 ] ．， Q 羔≯G 2 凡 式中Q 单孔装药量，k g ； d 装药长度与药孔深度之比； Z 孔深，m ； 每个药卷长度，m ； G 每个药卷的质量，k g 。 由式 2 可见，在一定的孔深内，必须将设计的 单位体积耗药量装完。假如炸药药卷的装填密度达 不到o ．9 6 9 ／c m 3 ，药孔内就装填不了设计的单位体 积耗药量，其爆破效果就较差。 1 ．2 巷道爆破掘进对药卷松软性的要求 在巷道掘进爆破施工中，岩体是各向异性的非 均质体，岩石的完整系数、裂隙系数、风化系数、掘进 爆破的每一循环都可能会有变化。因此，应尽量使炸 万方数据 2 0 0 7 年1 2 月提高粉状乳化炸药能量密度及药卷松软性方法罗鹏翼 药和岩石的波阻抗值相接近，炸药爆炸后传给岩石 的能量更多些，在岩石中的应变值更大些[ 3 ] 。 在岩体较破碎，风化较严重的地段钻孔施工，成 孔的直径往往会大于岩体完整的地段，在装药爆破 过程中，必须采取耦合装药，如使用的药卷松软性 差，装药操作人员不易将药卷捣胀与孔壁耦合，炸药 爆炸后，首先将能量传给空气，再由空气传给岩石， 由于炸药一空气一岩石的阻抗值的极大差异，必然导 致能量的巨大损失[ 3 ] 。再者，在低波阻抗的岩石地段 进行爆破作业，其破坏主要是炸药爆生气体的膨胀 作用，或者是爆生气体和应力波的综合作用[ 3 ] 。因 此，炸药在保证其爆轰性能的同时，药卷的最终形态 也是用户在不同的爆破条件下，采取合理装药结构， 以期达到理想的技术经济指标的重要环节。 2 提高装药密度和药卷松软性的技术途径 在高温季节生产乳化炸药，有时会造成机械装 药困难，药卷的装填密度达O ．9 0 9 ／c m 3 以上时，药 卷易硬结。造成爆破装药操作不方便，在爆破条件需 要耦合装药的巷道掘进施工中，硬结的药卷就不适 应。因此，需要提高密度能量及药卷的松软性，更充 分地发挥粉状乳化炸药在巷道掘进爆破中的爆破作 用。 2 ．1 氧化剂相中添加表面活性剂 在喷雾造粒过程中，乳化基质与压缩空气在脱 离喷枪口时的速度差和压缩空气的降压膨胀，乳化 基质被拉伸、剪切成细微颗粒，在此过程中包裹氧化 剂微液滴的油膜会造成一定的破损，使乳胶微粒局 部不同程度地裸露，引起性能下降。在氧化剂相中加 入硬脂酸钠．．十八烷胺等水溶性的表面活性剂，这类 物质的分子结构一端为极性基，一端为非极性基，在 硝酸铵颗粒表面形成一层憎水膜[ 4 ] ，可以防止或减 少可能出现的粘结和吸潮现象，增加流散性。 经过实践，粉状乳化炸药氧化剂相中，硬脂酸钠 或十八烷胺的添加量为O ．1 ％和0 ．0 5 ％。 2 ．2 提高油相材料的韧性和致密性 由于T 1 5 2 的机油含量不是定量，T 1 5 2 、松香、 石蜡又具有热敏性，随着季节温度的升高，T 1 5 2 的 粘稠度下降，松香、石蜡的硬度变小。在实际生产过 程中，随季节温度的变化，适当地调整其组分的比 例，添加聚乙烯、芳烃石油树脂、硬脂酸的成分，其油 相组成及百分含量见表1 。 由表1 列出的油相材料，其韧性、致密性和硬度 有一定的提高，温粘性得以改善[ 1 ] 。生产的粉状乳化 炸药既能保持原配方的爆轰性能、储存稳定性，又能 改善药粉的粘附性，即使药卷的装填密度达到o ．9 6 表1 油相材料的配比及含量 g ／c m 3 时，药卷内的粉体颗粒问也不至于相互粘结， 仍具有松散性。 ’ 2 ．3 连续乳化时的水、油相输送计量配合比 粉状乳化炸药配方设计的油相含量为6 ．O ％， 氧平衡约负o ．6 7 ％。连续乳化生产操作时，控制水、 油相泵出计量配比在 1 6 ．4 ～1 6 ．8 1 时 成品药 的油相含量为5 ．7 3 ％～5 ．8 6 ％ 生产的炸药更接近 零氧平衡，爆温值最大，药粉的流散性增加，粘附性 减小。当水、油相泵出计量配比为1 5 ．5 1 时，氧平 衡约负1 ．3 5 ％，成品药粉的油相含量约6 ．2 ％，此 时，药粉的假密度可达o ．6 8 ～O ．6 9 9 ／c m 3 ，但其流散 性变差，爆速下降3 0 0 ～3 5 0 m ／s 。若水、油相配比为 1 7 ．5 1 时，氧平衡约正O ．9 8 ％，生产的药粉假密度 约o ．5 8 ～o ．6 0 9 ／c m 3 ，储存性能下降。 2 ．4 炸药的粒度 乳化设备不同，工艺温度、配方中油相组分含量 及原材料质量变化，所制备的乳化基质的表观粘稠 度有很大的差别。在喷雾造粒时，成品的粒度与压缩 空气流量呈反比。再者，在生产过程中，乳化基质的 粘稠度和输送流量又不是恒定值。因此，内外道压缩 空气的流量随乳化基质粘稠度、输送流量而修定。在 喷雾造粒时，用表1 所列的油相组分含量生产的乳 化基质，内外道压缩空气的压力分别为4 4 1k P a ， 4 9 0 ～5 3 9k P a 时，药粉的粒度分布范围较宽，假密 度为0 ．6 8 ～0 ．6 9 9 ／c m 3 。 2 ．5 塔内负压的调节 乳化基质雾化成微颗粒在塔内过高的负压下结 晶、固化，会有一定程度的膨化发生，使假密度下降， 药粉易被气流带走，分离不完全，收得率降低；如过 低，水分蒸发慢，药粉的含水量高，粘塔壁堵塞管道。 装药困难，造成生产不正常。生产实践表明，控制塔 的进风口处负压值3 9 2 ～4 4 1 P a ，塔的出风口处负压 值7 8 4 ～8 3 3 P a 是适宜的。 2 ．6 不加惰性添加剂 硅酸镁 商品名滑石粉 耐酸碱，吸附性强，遮盖 率高，富于滑腻感。粉状乳化炸药将其作为外添加 剂，添加量2 ％左右，用以提高炸药的假密度，防止 或减小药粉颗粒间的粘结。粉状乳化炸药加入2 ％ 万方数据 万方数据