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2 0 1 0 年8 月影响膨化铵油炸药爆轰能力的因素探讨梅震华等 1 3 影响膨化铵油炸药爆轰能力的因素探讨‘ 梅震华∞曾贵玉④钱华①吕春绪① ①南京理工大学4 匕 r - 学院 江苏南京，2 1 0 0 9 4 ②南京市公安局 江苏南京，2 1 0 0 0 5 ③中国工程物理研究E 4 E ．．z - 材料研究所 四川绵阳，6 2 1 9 0 0 [ 摘要]利用板痕试验研究了不同装药条件下膨化铵油炸药爆轰性能的变化。实验发现膨化铵油炸药的临界 直径介于1 2 1 5i n n l ，“压死”密度为1 ．2 5 1 ．4 0g ／c m 3 ，炸药顺利爆轰时水分含量需低于2 ．0 ％。膨化铵油炸药的 爆轰能力随着装药直径增大、装药高度增加、装药密度提高、水分含量减少、粒度降低而提高。 [ 关键词] 膨化铵油爆轰 板痕试验 炸药 [ 分类号] T Q 5 6 4 ．4 2 引言 硝酸铵和燃料油组成的铵油炸药 A N F O 是很 重要的硝铵类炸药【l 引。当A N F O 的氧化剂采用膨 化硝酸铵时，由于颗粒表面和内部存在的大量裂纹、 凸起和空洞，其物理性能和爆轰性能发生了显著改 变[ 4 割。由炸药起爆理论可知，除孔隙和起爆方式 外，炸药状态和装药条件也是影响膨化铵油炸药爆 轰状态的显著因素[ 9 ．1 1 】。本文采用板痕原理法考察 了装药直径、高度、密度及炸药粒度等条件对炸药爆 轰性能的影响。同时深人研究膨化铵油炸药各种因 素对爆轰行为的影响，这对促进工业炸药理论的发 展具有现实意义n M3 1 。 1 原料及测试方法 1 ．1 膨化铵油炸药的制备 将自制的膨化硝酸铵粉碎后过筛，然后在8 0 ℃ 下加热2 0m i n ，柴油加热到7 0 。C ，两者按9 4 ．5 5 ．5 的质量比在加热条件下充分混合，得到膨化铵油炸 药。样品置于真空干燥器中备用。 1 ．2 起爆方法 本实验制备的膨化铵油炸药具有较高的雷管起 爆感度，可直接用8 ’雷管引爆。 1 ．3 板痕原理 膨化铵油炸药爆轰性能可采用图l 所示的板痕 原理装置进行测试，作功能力大小可从验证板上留 下的凹痕深度或体积来作直观比较。凹痕体积可用 注水或填细沙的方法进行测量，凹坑深度用仪器测 量。该法具有装配简单、可现场实施的特点。 图l 膨化铵油炸药爆轰 能力测试装置示意图 2 影响膨化铵油炸药爆 轰能力的因素 2 ．1 装药直径的影响 装药直径对膨化铵油 炸药爆轰能力的影响研究 实验条件环境温度 1 3 ℃，密度 0 ．6 0 0 ．0 2 g ／c m 3 ，水分含量0 ．3 ％， 装药高度8 0i n n l 。结果见 表l 。 表l装药直径对铵油炸药爆轰能力的影响 注 号表示程度增加，一表不程度递减，爆轰能力仅作定 性比较。 由表1 可知，膨化铵油炸药的临界直径介于1 2 1 51 ／l l n ；同时，不同装药直径的爆轰能力是不一样 的。随着装药直径的减小，铵油炸药爆轰后留下的 凹痕深度逐渐变浅，说明爆轰能力随着装药直径的 减小而降低，这一方面与药量减少有关，另一方面随 着装药直径减小，爆轰波侧向衰减加剧，炸药传爆能 力降低，导致熄爆和爆燃的发生。 1 2 j 3 0 m m 和刀1 5 m m 膨化铵油炸药爆轰后留下 的凹痕照片如图2 。从图2 可见，彩3 0r n m 药卷爆轰 后留下的凹痕明显比a 1 5 r a m 的凹痕深。因此为保 证能对雷管起爆后的爆轰传播能力进行比较，采用 收稿日期2 0 1 0 旬3 ．1 8 作者简介梅震华 1 9 7 4 一 ，女，在读博士．从事工业炸药自敏化理论研究。 通讯联系人钱华 1 9 8 1 一 ，男，博士，讲师，主要从事有机合成和民爆器材产品研究。E m a i l q i a n h m l m a i l ．n j u 耽．e d ．．c n 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 9 卷第4 期 图20 3 0 m m 和a 1 5 m m 膨化铵油炸药爆轰后 验证板留下的凹痕 0 3 0 m m 的装药直径进行试验。 2 ．2 装药高度的影响 装药高度对膨化铵油炸药装药爆轰能力的影响 研究实验条件环境温度1 3 ℃，密度 0 ．6 0 0 ．0 2 g ／c m 3 ，水分含量0 ．3 ％，装药直径3 0n l l n 。结果见 表2 。 表2 装药高度对膨化铵油炸药爆轰能力的影响 装药高度／m m1 0 08 05 03 01 5 板痕深度／m m 0 ．6 7 80 ．6 2 0 0 ．4 7 1 0 ．4 1 5 O ．3 6 5 由表2 可知，炸药装药高度显著影响硝酸铵炸 药的爆轰能力，随着装药高度的降低，炸药冲击波的 纵向衰减程度加剧，爆轰能力减弱；同时，过短的装 药高度导致炸药在达到稳定爆轰前就终止反应，输 出的能量也会大大降低。当装药高度为3 0f i l m 时。 有明显的不完全爆轰痕迹，板痕深度小；高度减小到 1 5 咖时，有明显的爆燃痕迹。 2 ．3 装药密度的影响 装药密度对膨化铵油炸药装药爆轰能力的影响 研究实验条件环境温度1 3 ℃，水分含量0 ．3 ％。装 药直径3 0m m ，装药高度8 0m m 。结果见表3 。 表3 装药密度对膨化铵油炸药炸药 爆轰能力的影响 从表3 可见，装药密度对爆轰能力影响较大。 随着装药密度的提高，板痕深度加大，爆轰能力提 高；但当装药密度达到1 ．4 0g ／e r a 3 时，炸药被“压 死”，出现拒爆现象。 2 ．4 水分含量的影响 水分含量对膨化铵油炸药装药爆轰能力的影响 研究实验条件环境温度1 3 ℃，密度 O ．6 0 0 ．0 2 g ／c m 3 ，装药直径3 0m m ，装药高度8 01 1 1 1 1 1 。结果见 表4 。 从表4 可见，水分不仅影响硝酸铵炸药雷管起 爆感度，且影响起爆能力。随着水分含量增加，起爆 表4 水含量对膨化铵油炸药爆轰能力的影响 水分含量／％0 ．3 0 ．50 ．91 ．5 1 ．8 2 ．0 板痕深度／m m0 ．6 2 00 ．5 2 4 0 ．4 3 6 0 ．4 2 3 0 ．3 6 2 0 感度降低、爆轰能力减弱。当水分含量增加到2 ．O ％ 时，炸药已无法起爆，也未发生爆燃。 2 ．5 硝酸铵粒度的影晌 硝酸铵粒度对膨化铵油炸药装药爆轰能力的影 响研究实验条件如下环境温度1 3 。C ，密度 O ．6 0 4 - 0 ．0 2 g ／e r a 3 ，水分含量0 ．3 ％，装药直径3 0m m ，装 药高度8 0m m 。实验结果见表5 。 表5 粒度对膨化铵油炸药爆轰能力的影响 实验表明，当硝酸铵粒度大于6 0 0t x m 时，硝酸 铵不能爆轰，也不发生燃烧；当硝酸铵粒度为 3 0 0 1 x m 时，发生了不完全爆轰，此时验证板上有明 显燃烧痕迹；当粒度细化至1 5 0 1 ．t i n 时，爆轰能力更 大，板痕深度大，说明爆轰较完全。因此炸药粒度是 影响硝酸铵起爆感度和爆轰能力的一个重要因素。 3 结论 膨化铵油炸药的装药状态对其爆轰能力有显著 的影响。随着装药直径增大、装药高度增加、装药密 度提高、水分含量减少以及粒度的降低，膨化铵油炸 药的爆轰性能逐步提高。实验表明，膨化铵油炸药 的临界直径介于1 2 1 5n l l T l 。“压死”密度在1 ．2 1 ．5g ／c m 3 ，炸药顺利爆轰的水分含量需低于2 ．O ％。 参考文献 [ 1 ]吕春绪，等．工业炸药理论[ M ] ．北京兵器工业出版 社，2 0 0 3 2 5 6 - 2 5 7 ． [ 2 ]吕春绪．工业炸药[ M ] ．北京兵器工业出版社。 1 9 9 4 1 2 5 1 3 3 ． [ 3 ] A t s u m iM i y a k e ，K e i y aT a k a h a r a ，T e r u s h i g eO g a w a ．I n ． f l u e n c eo fp h y s i c a lp r o p e r t i e so fa m m o n i u mn i t r a t eo nt h e d e t o n a t i o nb e h a v i o u ro fA N F O [ J ] ．J o u r n a lo fL o s sP r e ． v e n f i o ni nt h eP r o c e s sI n d u s t r i e s ，2 0 0 1 。1 4 5 3 3 - 5 3 8 ． [ 4 ]周新利．膨化硝酸铵自敏化理论及其炸药的物理性能 和改性研究[ D ] ．南京南京理工大学，2 0 0 3 ． [ 5 ] 刘祖亮．硝酸铵自敏化的基本原理和技术途径[ J ] ． 爆破器材，2 0 0 3 ，3 2 6 4 - 7 ． [ 6 ]吕春绪．膨化硝铵炸药自敏化理论[ M ] ．北京兵器 工业出版社，2 0 0 8 3 2 1 - 3 2 2 ． [ 7 ]吕春绪，刘祖亮，叶志文．硝酸铵膨化机理研究[ J ] ． 火炸药学报，1 9 9 8 ， 2 1 6 - 1 8 ． [ 8 ] 吕春绪．硝酸铵膨化技术及应用[ J ] ．中国工程科学， 2 0 0 0 ，2 2 6 0 - 6 3 ． 下转第1 7 页 万方数据 2 0 1 0 年8 月影响乳化炸药稳定性物理性能试验研究胡坤伦等 1 7 萎 粪 受压距离／m l 图4 不同受压距离时的溶失率 l ’样品的N H 。N O ，的析出量和溶失率都较2 ’小，这 主要是因为被膨胀珍珠岩敏化的乳化基质界面膜强 度较差，其主要原因是由于敏化剂膨胀珍珠岩自身 体积较大⋯，抗压强度低，当其被破碎时，会导致界 面膜的的破坏，使内相的N H 。N O ，晶体通过界面膜 析出，打破原来的乳胶体系。 3 结论 通过对两种不同样品的测试可发现，乳化炸药 的物理性能受抗压距离的影响，且l ’样品的抗压性 能较2 ’样品好，是由于膨胀珍珠岩在动压作用下易 破碎，棱角对界面膜的破坏作用，容易造成乳化炸药 的破乳；但是由于乳化基质的起爆感度很低，膨胀珍 珠岩和玻璃微球的运输和保管费用较高，所以工业 生产中化学发泡敏化的乳化炸药较普遍。本文的研 究工作主要是考察乳化炸药的抗压性能，在工程爆 破中，采用毫秒延时爆破作业时，经常会遇到乳化炸 药不完全爆炸或拒爆情况，其中一个重要的原因就 是乳化炸药的抗压性能不高，容易被较强的冲击波 压力压死，这种爆炸威力下降或发生拒爆也被称为 “压力减敏”【3 J ，此项工作的研究对于提高工程爆破 效果具有重要意义。 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 8 ，5 9 9 ． [ 2 ] 李清，杨仁树，田运生，等．乳化炸药溶胀过程的稳定 性研究[ J ] ．中国矿业大学学报，1 9 9 7 ，2 6 3 5 4 - 5 7 ． [ 3 ] 王尹军，汪旭光，宋锦泉．敏化方式对乳化炸药压力减 敏作用的影响[ J ] ．火炸药学报，2 0 0 5 ，2 s 3 4 1 - 4 4 ． E x p e r i m e n t a lS t u d yo nP h y s i c a lP r o p e r t i e sA f f e c t i n gt h eS t a b i l i t yo fE m u l s i o nE x p l o s i v e H UK u n l u n q 。L IG u 龃一，Y O UK n i o ，H A NT i f e i ① ①S c h o o lo fC h e m i s t r ya n dE n g i n e e r i n g ，A n h n iU m v e m i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y A n h u iH u a i n a n ，2 3 2 0 0 1 ②z K LB T EC o ．，h d ． B e i j i n g ，1 0 0 1 9 0 [ A B S T R A C T ] A n a l y 8 i 8a n dc o m p a r i s o ni sm a d ea b o u tt h ei m p a c to fd i f f e r e n tp r e s s u r ed i s t a n c eo ni t ss t a b i l i t yi nt h i sp a - p e r ，b ym e a s u r i n gt h ec o n d u c t i v i t y ，N H 4 N 0 3p r e c i p i t a t i o na m o u n ta n ds o l u b i l i t yo fe m u l s i o nm a t r i xa n de m u l s i o ne x p l o - s i r e ．B a s e do ns w e l l i n gi n t e r f a c et h e o r y ，t h er e l a t i o n s h i po ft h ei n t e r f a c i a lf i l ma n dt h es t a b i l i t yi sp r o p o u n d e d ，a n dt h e c o m p r e s s i v es t r e n g t ho fe m u l s i o ne x p l o s i v eb e f o r et h es e n s i t i z a t i o ni sr e v e a l e dt ob es u p e r i o rt ot h a to fa f t e rs e n s i t i z a t i o n ． S t u d i e si nt h i sp a p e rw i l lb ev e r yi m p o r t a n tf o rs o l v i n gt h ep r o b l e mo fi n c o m p l e t eb l a s t i n go rm i s f i r ew h e ne m u l s i o ne x p l o s i v e u s e di nm i l l i s e c o n dd e l a yb l a s t i n g ． [ K E YW O R D S ]e m u l s i o ne x p l o s i v e ，i n t e r f a c i a lf i l m ，s w e H i n gi n t e r f a c e ，s t a b i l i t y 上接第1 4 页 [ 9 ]吕春绪．硝酸铵膨化理论研究[ J ] ．中国工程科学， 2 0 0 1 ，3 9 5 8 - 6 3 ． [ 1 0 ]吕春绪，刘祖亮，惠君明．膨化硝酸铵自敏化理论形 成与发展[ J ] ．火炸药学报，2 0 0 0 ， 4 1 4 ． [ 1 1 ] 刘祖亮．硝酸铵自敏化的基本原理和技术途径[ J ] ． 爆破器材，2 0 0 3 ，3 2 6 4 - 7 ． [ 1 2 ] 惠君明，苏洪文，解立峰．粉状工业炸药的敏化方法 [ J ] ．火炸药学报，1 9 9 7 ， 1 1 0 - 1 2 ． [ 1 3 ]曾贵玉，黄辉，高大元．添加剂对A N F O 雷管起爆感 度及作功能力的影响[ J ] ．爆炸与冲击，2 0 0 8 ，2 8 5 4 6 7 - 4 7 0 ． D i s c u s s i o no nF a c t o r sA f f e c t i n gD e t o n a t i o nP e r f o r m a n c eo fE x p a n d e dA N F o M E IZ h e n h u a ①国，Z E N GG u i y u o ，Q I A NH 聃①，L DC h u n x u d ①N 蚰j i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 9 4 ②N 蛐j i n gP o l i c eS e c u r i t yB u r e a u J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 0 5 I n s t i t u t eo fC h e m i c a lm a t e r i a l s ，C h i n aA c a d e m y0 fE n g i n e e r i n gP h y s i c s S i c h u a nM i a n y a n g ，6 2 1 9 0 0 [ A B S T R A C T ] ‰e f f e c to fd i f f e r e n te x p a n d e dA N F Oc h a r g ec o n d i t i o no nd e t o n a t i o np e r f o r m a n c ew a ss t u d i e db yp l a t e t r a c et e s t ．R e s u l t ss h o w e dt h ec r i t i c a ld i m n e t e ro fe x p a n d e dA N F Ow a sb e t w e e n1 2t o1 5r a i n ；t h ed e a d p r e s s e dd e n s i t y W 8 8b e t w e e n1 ．2 5t o1 ．4 0g 锄一a n dt h ec o n t e n to fw a t e rm u s tb el e s st h a n2 ．O ％f o rd e t o n a t i o n ．I t sd e t o n a t i o np e r ． f o r m a n c ei n c r e a s e da l o n gw i t ht h ec h a r s ed i a m e t e ra u g m e n t ，c h a r g eh e i g h te n h a n c e m e n t ，c h a r g ed e n s i t yi n c r e a s e ，w a t e r c o n t e n tr e d u c t i o na n dp a r t i c l e ss i z ed e c r e a s e ． [ K E YW O R D S ] e x p a n d e dA N F O ，d e t o n a t i o n ，p l a t et r a c et e s t ，e x p l o s i v e 万方数据