硝酸铵水分含量对粉状硝铵炸药质量的影响.pdf

1 4 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3 期 硝酸铵水分含量对粉状硝铵炸药质量的影响 肖代军 四川省西昌永盛实业有限责任公司 四川西昌，6 1 5 0 0 0 [ 摘要] 文章详细论述了在生产工艺及原辅材料配比相同的情况下，硝酸铵含水量高低对粉状炸药的殉爆距 离、爆速影响至关重要，提出了解决的方法，使产品质量得到了稳定提高。 [ 关键词] 硝酸铵水分殉爆距离爆速 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 l 引言 形式存在，而是由于表面张力和毛细作用分布在晶 以硝酸铵为主要成分的粉状炸药一直是我国主体表面。根据扩散传质过程的双膜理论，可以认为在 要的工业炸药产品。长期以来，由于硝酸铵水溶性 硝酸铵吸湿过程中，空气和硝酸铵饱和溶液层界面 大、吸湿性强、易结块以及固体硝酸铵在温度一1 6 ．9 的两侧存在着滞流状态的气膜和液膜。空气中的水 ～1 6 9 ．6 ℃范围内存在5 种热力学稳定的晶型转变。 蒸气以分子扩散的方式连续通过两膜进入硝酸铵饱 所以，硝酸铵水分含量高低将直接影响工业粉状炸 和溶液主体，并随着饱和溶液的渗透作用进入颗粒 药的殉爆距离及爆速值。 内部。因此，无论是自然吸湿，或者是采用人为的外 众所周知，硝酸铵吸附的水分首先在表面形成 加水分，硝酸铵水分含量过高或过低都将影响粉状 一层薄薄的饱和溶液层，这时吸湿就变为水蒸气从 硝铵炸药的殉爆距离和爆速指标。我公司在2 0 0 4 ～ 气相 空气 转移到液相 硝酸铵饱和溶液 的扩散传 2 0 0 5 年使用最新生产出来水分含量低的“新鲜硝 质过程。硝酸铵晶体中所含的水分，不是以结晶水的酸铵“ 以下简称“新鲜硝酸铵” 时，先后导致2 0 多 i 擎膏 骁墨{ 绋{ 8 ，席≈翰E 女 绵≈鹭謇≈8 缘8 ，席≈蚴{ ≈蝽蛙坏≈ 铆自蝴砖缔嫱脊幽辩场带翰绵鸱树勃p 翰姆掷出群岛p 翰闲钢避．席出树场翰瞄镰啦辩勃带场过．席出科物畔‰过姆鸱辩翰融缔始稍希出砑鸱臂姑察 表4 回收后的2 社煤矿铵梯炸药爆炸性能试验 4 特殊的乳化炸药 对于特殊的乳化炸药，可以先进行油、水相分 离。分离和合理贮存后的油、水相作为原料，采用同 样的方法，返回投入生产流程中，同样可以实现废旧 品向合格品的转化。此方法的优点是 1 总投料量选定M ，符合正常生产工艺的定 员、定量安全规程标准。 2 理论计算和实际操作的产品化验结果一致， 能够比较准确控制在国家标准的组分范围内。 3 用此种方法，测定同类回收废旧产品的组 分，产品的批号、生产型号、日期的标识与化验结果 必须一致，确保其安全性。 参考文献 l 陆明．粉状工业炸药配方设计的数学模型[ J ] ．爆炸与冲 击，2 0 0 l ，2 1 3 2 1 0 ～2 1 4 2 陆明，杨林。吕春绪．代用硝饺炸药的配方和爆炸性能关 系的研究D ] ．爆破器材，2 0 0 4 ，1 7 6 1 7 ～2 0 S t u d yo nt h eR e l a t i o n s h i pB e t w e e nI n d u s t r i a lE x p I o s i V e ’sP r e s c r i p t i o n a n dW a s t eE x p l o s i V e ’sR e c y c l e s Y a oS h i h o n g ，F e nJ u n ，Y a n gZ h o n g D a t o n gY u nW e iM i n e E x p l o s i v eC 0 ．L t d ． S h a n x iD a t o n g ，0 3 7 0 3 9 [ A B S T R A C T ]T h er e l a t i o n sb e t w e e nA Ni n d u s t r i a le x p l o s i V e ’sp r e s c r i p t i o n 8a n dw a s t ee x p l o s i v e ’sr e c y c l e sa r e r e s e a r c h e d ．，Am a t hm o d e li sf o u n df o rA Ni n d u s t r i a le x p l o s i v eo ft h es a m eo rd i f f e r e n t “n d so fw a s t e s ．T h e w a 8 t ei n d u s t r i a le x p l o s i v ei sr e c y c l e db ya d j u s t i n gt h er a t i oo fd i f f e r e n tm a t e r i a l s ．I tc a nb ea p p l i e dt ot h er e c y c l e s o fA Te x p l o s i v e ，e m u l s i o ne x p l o s i v ea n dp o w d e r ye m u l s i o ne x p l o s i V e ． [ K E Yw O R D s ]A Ne x p l o s i v e ，f o r m u l a t i o n ，e x p l o s i v ep r o p e r t y 万方数据 z 0 0 7 年6 月硝酸铵水分含量对粉状硝铵炸药质量的影响 肖代军 吨铵油炸药拒爆和3 0 多吨2 号铵梯油炸药因殉爆 距离或爆速低于国家标准而返工的现象发生。特别 是“新鲜硝酸铵”对含2 ％～4 ％梯恩梯的2 号铵梯 油炸药的殉爆距离和爆速影响很大。在理论界有人 认为在生产过程中使用“新鲜硝酸铵”造成产品质量 低的主要原因是才生产出来的硝酸铵要储存一段 时间经“晶型转变”后才能使用。笔者经过反复的实 验分析认为，所谓的“新鲜硝酸铵”在储存中晶型变 化的过程，实际上是一个吸湿的物理变化过程，它并 没有发生化学变化，只要人为地将才生产出来的“新 鲜硝酸铵”粉碎后，按配比加入适量的水分就可以使 生产出来的粉状硝铵炸药产品质量达到国家标准。 针对这些现象，为了在生产工艺及原辅材料配 比相同的情况下，提高粉状硝铵炸药的殉爆距离和 爆速，笔者从2 0 0 4 年3 月至2 0 0 6 年6 月以来，对硝 酸铵水分含量高低进行了反复的实验探讨。 2 实验分析及对策 自从1 8 6 7 年人们开始用硝酸铵来制造混合炸 药以来，由于硝酸铵来源广泛，价格便宜，含氧丰富， 安全性好，用它制成的炸药威力较大，感度适中，所 以硝酸铵炸药很快占据了工业炸药的主导地位，硝 酸铵也就成为应用最广泛的氧化剂。然而，随着将含 T N T1 1 ％的粉状铵梯炸药向含T N T4 ％或者向不 含T N T 的铵油炸药转变时，硝酸铵水分含量高低 将直接影响粉状硝铵炸药的殉爆距离和爆速。 2 ．1 硝酸铵水分含量高低对不同品种的工业炸药 质量影响分析 2 ．1 ．1 对2 号铵梯油炸药殉爆距离、爆速的影响 我公司于1 9 8 7 年从湖南长沙矿冶研究院引进 含7 ％T N T 的2 号岩石粉状铵梯油炸药 以下简称 2 号铵梯油炸药 替代2 号岩石粉状铵梯炸药 含 1 1 ％T N T 。由于不断改变生产工艺和复合油相材 料，使产品各项质量指标大大超过国家标准。而为了 再次减少T N T 的配比含量，我公司于1 9 9 6 年又从 湖南长沙矿冶研究院引进4 号岩石粉状铵梯油炸药 含2 ％T N T 批量生产投放市场以来，虽然产品的 各项质量指标基本能达到殉爆距离4 ～5 c m ，猛度 1 2 ．0 ～1 4 ．o m m ；爆速3 2 0 0 ～3 4 0 0 m ／s ，但是，对于 岩石结构较坚固的四川省凉山地区来说，大多数用 户反映使用4 号岩石铵梯油炸药进行工程爆破，效 果差 即爆破的岩石方量较少 ，并强烈要求不再使 用我公司生产的4 号岩石铵梯油炸药。针对这种情 况，经过反复实验后，将T N T 含量改为4 ％。虽然在 雨季生产出来的产品质量较稳定，爆破效果较好，但 遇到才生产出来水分含量较低的“新鲜硝酸铵”时， 产品的殉爆距离、爆速低，见表1 。 通过对表l 各组号的分析看；组号1 由于硝酸 铵原始水分低，粉碎后又没有外加水分，在高温 1 0 5 ～1 1 0 ℃ 压硝8 ～1 2 m i n 就开始起大尘，产生颗粒 多，微粉少，成品细度、殉爆距离、爆速指标均较低； 由于组号2 、组号4 在硝酸铵原始水分较低的情况 下，又在粉碎后的硝酸铵中均加入o ．4 5 ％～0 ．6 2 ％ 的水，所以殉爆距离6 ～7 c m ；爆速3 3 7 8 ～3 7 8 7 m ／s ； 组号3 外加水分是被粉碎后的硝酸铵在螺旋运输机 出料口约4 0 ～5 0 c m 处加水蒸气来提高硝酸铵的含 水量，这样使硝酸铵粉整体含水量较均匀，所以殉爆 距离6 ～7 c m ；爆速3 4 7 2 ～3 6 6 3 m ／s ；组号5 由于外 加水分过多，在压硝5 m i n 后，硝酸铵粉被熔化成浆 糊状膏体，在1 0 8 ℃的高温下，碾压到1 5 m i n 开始干 燥至2 4 m i n 起中尘加入复合油相。由于未起大尘就 加入复合油相，微粉少，其殉爆距离、爆速均较低。 从表1 各组的实验对比分析得知无论是才生 产出来的“新鲜硝酸铵”或者是干燥季节 因雨季空 气湿度大，硝酸铵易吸湿 生产出来存放在库房内的 表1 硝酸铵水分含量高低与2 号铵梯油炸药质量的关系 组号硝铵原始水分／％粉碎后外加水分／％压硝温度／℃成品细度／％成品水分／％殉爆距离／c m爆速／ m s - 1 O ．1 1 O ．1 6 O ．1 3 O ．1 4 O ．1 1 0 ．1 1 O ．1 5 O ．0 8 O ．1 0 O ．1 l O ．0 7 O ．1 3 O ．1 5 0 ．1 1 O ．1 6 O ．1 0 O ．0 4 O ．0 4 O ．0 5 O ．0 7 注试验药卷均采用万3 2 m m 、质量1 5 0 9 规格的炸药，用8 号瞬发电雷管直接引爆 含以下各表 。 诣“ 鸺n 化∞ 融静 n n 孔弛 髂踮 弘弱 弘静 弘∞ n 鹃 跎眈昭盯双殴 5 踮 5 O 8 7 8 8 8 7 8 8 如n №加 加如 № 如№ 一 一 蛎蛎们他铊髭鸭九 0 O O O O O 1 1 1 2 3 4 5 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3 6 卷第3 期 “老硝酸铵”，只要粉碎后采用外加水分使其达到 o ．5 ％～o ．8 ％，就能确保产品质量，使其成品细度 8 1 ％～8 7 ％；殉爆距离6 ～7 c m ；爆速3 3 7 8 ～3 7 8 7 m ／s ，如组号2 、组号3 、组号4 。反之产品质量则较 低，如组号1 、组号5 。 2 ．1 ．2 对铵油炸药殉爆距离、爆速的影响 由硝酸铵、木粉及燃料油经轮碾机混合而成的 铵油炸药，其本身的殉爆距离、爆速指标较低。然而， 在生产过程中若使用水分含量较低的“新鲜硝酸 铵”，则产品质量指标更低，甚至产生拒爆现象；若将 水分含量较低的硝酸铵经粉碎后外加一定量的水 分，其产品质量就有很大提高，如表2 。 从表2 分析看在硝酸铵含水分较低的情况下， 其外加水分又过少，进行质量测试时，其主爆药产生 半爆，如组号1 ；当粉碎后的硝酸铵外加水分和本身 水分达到o ．5 7 ％～o ．6 5 ％时，其殉爆距离达到 3 c m ；爆速3 1 6 4 ～3 2 2 6 m ／s ，如组号2 ；当粉碎后的硝 酸铵外加水分之和达到0 ．9 4 ％ 丫1 ．0 2 ％时，其药卷 只有雷管感度。这是由于粉碎后的硝酸铵水分含量 过高，在3 0 m i n ／车 含上下料 内压硝过程中硝酸铵 未起大尘就将复合油相加入，形成了油包水型，导致 药卷感度低或拒爆的现象，而使产品返工，如组号 3 。 为了保证产品质量稳定，将粉碎后的硝酸铵通 过外加水或采用水蒸气增湿的办法使压硝前的硝酸 铵的水分含量控制在o 。5 0 ％～O 。6 5 ％为宜。依据炸 药爆轰的流体动力学理论，炸药的殉爆距离主要取 决于主发装药提供的足够高的冲击波能和起爆压 力，以及被发装药有足够高的起爆感度和足够低的 能量损失。水分作为低密松散状的硝铵炸药的附加 物，在炸药结构中起填充作用，代替空气占据了炸药 颗粒之间的空隙，增加了炸药的密度，使炸药爆速增 加[ 1 ] ，有利于主发装药提供足够高的冲击波能和起 爆压力。反之，若硝铵水分含量过高，在3 0 m i n ／车 含上下料 内压硝过程中硝酸铵未起大尘就将复合 油相加入，硝铵产生的微粉少，因药粉水分含量高且 不松散，堆积密度大而导致炸药的密度超过某一极 大值，则影响药卷殉爆距离及爆速值下降，甚至“压 死”而拒爆。 2 ．2 硝酸铵含水量与压硝温度的关系对产品质量 的影响 由于我公司将传统生产2 号铵梯油炸药和铵油 炸药的轮碾混合一段法，改为硝酸铵粉碎后经轮碾 机高温、重砣压硝至起大尘后按配比加入复合油相， 再经轮碾机低温轻砣混合的“二段法”生产，其压硝 的温度对产品质量的影响尤其大，见表3 。 从表3 的实验分析，结合固体硝酸铵在温度 一1 6 ．9 ～1 6 9 ．6 ℃范围内存在5 种热力学稳定的结 晶变体 熔盐咝立荔芎体坠四充足体 旦。卢斜方晶体 里。a 斜方晶体二 竺、 ’一一 Ⅲ ’ 一一 Ⅳ 一一 正方晶体 ． V 根据热力学稳定的结晶变体硝酸铵四方晶体 Ⅱ 变化温度范围1 2 5 ．2 ～8 4 ．2 ℃，也就是说压硝 表2硝酸铵水分含量高低对铵油炸药质量的影响 注轮碾机压硝时间和轮碾机冷混合药时同均含上、下料，压硝温度为出料温度． 万方数据 2 0 0 7 年6 月硝酸铵水分含量对粉状硝铵炸药质量的影响 肖代军 温度在8 4 ．2 ℃以上时，硝酸铵的堆积密度由0 ．8 0 ～ o ．9 5 9 ／c m 3 降低为o ．6 8 ～o ．7 8 9 ／c m 3 ，这时易产生 微粉，对提高炸药的爆炸性能有好处，如表3 。但是 从表3 的分析得知压硝温度在9 0 ～1 0 2 ℃时，其爆 速值低，如组号1 I 压硝温度在1 0 5 ～1 0 8 ℃时，其殉 爆距离、爆速指标最佳，如组号2 ；若压硝温度在1 2 8 ～1 3 6 ℃时，生产出来的产品成品细度较低，且殉爆 距离、爆速指标低于国家标准，而造成产品返工。根 据“盐桥”理论，影响硝酸铵结块的主要因素应该是 温度、水分和晶变。实践证明，在硝酸铵水分含量相 同的情况下，若压硝温度过高 1 2 8 ～1 3 6 ℃ 时，水分 被快速蒸发而导致硝酸铵“晶变”重新结晶形成较多 的颗粒，所以在复合油相加入后不能均匀地渗透到 硝酸铵颗粒内部，而是包覆在颗粒表面，且将1 2 8 ～ 1 3 6 ℃的压硝粉温度在6 ～8 m i n 内通过轮碾机 底 盘夹层通冷却水 冷却混合至7 5 ～8 0 ℃的过程中， 因外界温度减小时，“液桥”中溶解的硝酸铵析晶出 来，形成所谓“盐桥”。正是这些“盐桥”将硝酸铵颗粒 紧紧连接成一体，形成密实的硬块。这样就会导致爆 炸性能指标降低，如组号3 。 经过几年实验分析认为生产2 号铵梯油炸药 的压硝温度控制在1 0 6 ～1 0 8 ℃；生产铵油炸药的压 硝温度控制在1 1 0 ～1 1 5 ℃为宜，这样生产出来的产 品质量比较好。 3 结论 无论是采用才生产的“新鲜硝酸铵”或者是采用 生产出来存放了一段时间的“老硝酸铵”来生产粉状 硝铵炸药，只要在生产过程中注意以下几点，其产品 的殉爆距离、爆速均能大大超过国家标准 1 生产 2 号铵梯油炸药的硝酸铵粉碎后的水分控制在 o ．5 ％～o ．8 ％，且压硝温度控制在1 0 6 ～1 0 8 ℃为 宜； z 在生产铵油炸药的硝酸铵粉碎后的水分控制 在O ．5 0 ％～O ．6 5 ％，且压硝温度控制在1 1 0 ～1 1 5 ℃ 为宜； 3 将粉碎后的硝酸铵粉在螺旋运输机出料口 约4 0 ～5 0 c m 处加水蒸气来提高硝酸铵的含水量， 这样能使粉碎后的硝酸铵整体含水量较均匀，从而 能使粉状硝铵炸药的产品质量得到稳定提高。但不 足处是加入水蒸气量的多少不易控制，只能凭经验 与测试的水分含量数据来控制。 参考文献 1 郑盂菊，俞统昌，张银亮．炸药性能及测试技术[ M ] ．北 京l 兵器工业出版社，1 9 9 0 ．1 2 8 S t u d yo nt h eE f f e c to fW a t e rC o n t e n to fA N o nt h eQ u a I i t yo fP o w d e r yA NE x p l o s i V e X i a oD i j u n X i c h a n gY o n g s h e n gL t d ． S i c h u a nX i c h a n g ，6 1 5 0 0 0 [ A B S T R A C T ]U n d e rt h es a m ep r o d u c i n gc r a f ta n dp r e s c r i p t i o n ，t h ee f f e c to ft h ew a t e rc o n t e n ti nA No nt h e d e t o n a t i o nt r a n s m i s s i o nd i s t a n c ea n dt h ed e t o n a t i o nv e l o c i t yo fp o w d e r ye x p l o s i v ea r ed i s c u s s e di nt h i sp a p e r ．T h e m e a s u r e m e n tt os o l v et h e s ep r o b l e m sh a sp u tf o r w a r d ，w h i c hc a ns t e a d i l yi m p r o v et h eq u a l i t yo fp r o d u c t s ． [ K E Yw 0 R D s ]n i t r a t ea m m o n i u m A N ，w a t e rc o n t e n t ，d e t o n a t i o nt r a n s m i s s i o nd i s t a n c e ，v e l o c i t yo fd e t o n a t i o n 罅} 诤i 埘l 埘哆球l 埘哆尊9 坩i 争尊i 埘i 埘i 蜷i 蜷I 埘l 埘i } 诤i 咐l ’诤，守1 埘i 咐9 啡i } 淳埘邺’罅i } 诤’乎i } 水l 守蚶壮诤蟑守l ’淖哆担哆乎g ’d 哆淖哆淖哆社诤l ’守l } 译牡诤哆淖曲诤蟑水哆淖哆堪啦 国防科工委民爆局林菊生局长到河北云山公司检查指导工作 2 0 0 7 年4 月5 日国防科工委民爆局林菊生局长一行，在河北省国防科工办主任王昌、副主任徐振川等领导的陪同下，到 河北云山化工股份有限公司检查指导工作。听取了公司生产经营情况的汇报，参观了民爆产品生产线和炸药中试生产线，对 该公司技术创新、安全管理、企业文化建设等方面的工作给予充分的肯定。对他们联合河北六0 七有限公司、磁县二一九工 厂、邯邢矿管局7 0 3 1 厂组建“云山集团公司”及到柬埔寨办厂等工作给予较高的评价。 林局长一行在同该公司领导的座谈中，强调河北省民爆企业要放眼全球，做强做大。林局长对河北云山公司寄予厚望，提 出了具体要求一是目标再宏伟一点，在省内搞好联合的同时，积极发展省际合作，要做河北民爆行业乃至全国同行业的龙头 企业；二是企业集团要有实质性的合作，算大帐，谋长远，求实效；三是希望“云山集团公司”的四家企业真正融合在一起，形成 共同的管理制度、企业文化和安全理念，探讨最佳合作模式，共谋大发展l 四是民爆产品价格要逐步放开，企业要变压力为动 力，国家政策是扶优扶强，只要加快发展，国防科工委民爆局将给予支持，地方各级政府也要实施监管，严格要求，大力支持。 刘爱生 万方数据