应用卡尔费休法测定膨化硝酸铵炸药的含水量.pdf

2 4 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1 期 应用卡尔费休法测定膨化硝酸铵炸药的含水量’ 彭云昆刘桦 云南安化有限责任公司 云南昆明，6 5 0 3 0 1 [ 摘要] 文章应用卡尔费休法测定膨化硝酸铵炸药的含水量，有效解决了W J 9 0 2 6 中蒸馏法在生产过程中应用 时测试周期较长的问题，实现了膨化硝酸铵炸药在线水分的快速测定。通过与现行的几种工业炸药水分测定方法 进行对比和验证试验后证实，卡尔费休法具有分析时间短、可进行连续反复测定、操作简便、测量精确度高、数据稳 定、可靠等特点，是膨化硝酸铵炸药生产过程中一种重要的水分测定方法。 [ 关键词]膨化硝酸铵炸药卡尔费休法含水量测定 [ 分类号] T D 2 3 5 ．1 2 l 引言 膨化硝酸铵炸药含水量是影响产品初始性能和 储存性能的重要质量指标，其测定方法根据w J 9 0 2 6 膨化硝酸铵炸药附录B 进行，该方法以溶剂萃取 试样中挥发油的同时，试样中所含水分也一并蒸发， 油水分层后，读出水的体积，即可计算出水的含 量[ 1 】。该法由于蒸馏所需时间较长，超过了炸药的 混制时间，特别是进行大批量的试验时，不能按时完 成水分测定，致使其在生产中的应用受到了限制。 而采用卡尔费休法则可在短时间内对样品进行快速 水分测定，它利用已知水当量浓度的K F 试剂 卡尔 费休试剂，下同 与存在于试样中的任何水 结晶水 和游离水 进行定量反应，以此测定试样中的水分 含量，其化学反应方程式如下【2 】 H 2 0 1 2 S 0 2 3 C 5 H 5 N _ 2 C 5 H 5 N H I C 5H 5 N S 0 3 C 5 H 5 N S 0 3 R O H } C 5 H s N H O S 0 2 0 R 2 试验 2 ．1 实验设备和试剂 瑞士M e t r o h mT i t r a n d o s 精锐8 7 0 型卡尔费休水 分测定仪；分析天平感量0 ．0 0 0 1 9 ；称量瓶；K F 试 剂。 2 ．2 试验步骤 2 ．2 ．1 K F 试剂的标定 启动仪器，预热1 0m i n ，开启溶剂加入开关，加 入适量的溶剂，此时仪器会自动平衡，待平衡后，用 1 0 一的微量注射器注入经称量的1 0 m 纯水于测试 池中，按下测试键；标定结束后，显示屏上显示K F 试剂的滴定度。 2 ．2 ．2 试样测定 在分析天平上称取2 ．0 2 ．5 9 精确至0 ．O 0 0 2 g 左右的炸药试样，迅速放人测试池中，在卡尔费 休水分测定仪上输入试样质量，按下测试键，此时显 示屏上显示滴定曲线，待滴定到达终点后，仪器会自 动终止滴定，显示屏上显示出测定结果和滴定体积。 按试样测定步骤对我厂生产的1 4 0 1 0 8 批膨化 硝酸铵炸药试样进行6 次平行试验，试验结果见表 1 。 表1膨化硝酸铵炸药含水量的测定 ％ 2 ．3 与现行水分测定方法的比较试验 现用卡尔费休法和蒸馏法分别测试同一炸药试 样，卡尔费休法的测定结果为0 ．2 0 ％，蒸馏法的测 定结果为0 ．0 8 ％，可见两者的测试结果出现了较大 的偏离。 3 结果与讨论 3 ．1 测试结果的偏离和验证 3 ．1 ．1 与蒸馏法测试结果的偏离 两种测试方法在测试结果上出现了较大的差 异，为探究两者偏离的原因，笔者对蒸馏法蒸馏出来 的处于接收器内上层的有机溶剂和蒸馏瓶中的有机 溶剂，分别用气相色谱法测试其含水量，如图l 所 收稿日期2 0 0 9 - 0 6 1 9 作者简介彭云昆 1 9 7 2 一 ．男．工程师．从事实验管理工作。E - m a i l p y k 2 0 0 3 1 6 3 ．Ⅻ 万方数据 2 0 1 0 年2 月应用卡尔费休法测定膨化硝酸铵炸药的含水量彭云昆等 2 5 示。结果显示接受器内上层有机溶剂的含水量为 0 ．1 1 ％，蒸馏烧瓶中有机溶剂的含水量为0 ．0 0 6 ％， 加上由直接读数经计算后的0 ．0 8 ％，用蒸馏法测定 的试样实际含水量应为0 ．1 9 6 ％，与用卡尔费休法 测定的结果基本一致。由此可见，在蒸馏法蒸馏的 过程中，大部分水被包裹在接收器内的有机溶剂中 形成悬浊液，通过静置分层读取水分体积，再由此计 算水分含量的方法使其理论计算结果低于样品的实 际含水量，并造成了与卡尔费休法测定结果的偏离。 图1 试验装置 为验证卡尔费休法测试数据的可靠性，笔者进 行了以下试验。 在进入碾混工艺前对各组分进行取样，同时在 碾混出药时对半成品进行取样，分别用卡尔费休法 测定其含水量，如表2 。半成品含水量测定值 0 ．2 0 3 ％，理论计算值为0 ．2 1 1 ％。 表2 卡尔费休法测定膨化硝酸铵炸药含水量 ％ 成品含水量的理论值按下式计算 ‘ 业丝卫号乒幽盟堂 O ．2 1 l ％ 以上试验结果表明，应用卡尔费休法测定膨化 硝酸铵炸药的含水量，对样品中各组分的含水量具 有良好的复现性和可验证性。 3 ．1 ．2 与现行产品标准的偏离 应用卡尔费休法测定我厂2 0 0 9 年6 7 月份产 品水分含量，其结果在0 ．2 8 ％一0 ．6 7 ％之间，若用 现行产品标准规定的不大于0 ．3 0 ％来判定，产品的 水分不合格率较高。因此可以认为，根据蒸馏法测 定结果制定出来的产品标准已经不能反映由卡尔费 休法测定产品实际含水量的水平，建议相关机构和 人员根据测定数据对现行的产品水分标准进行修 订。 3 ．2 卡尔费休法在工业炸药领域内应用的科学性 和便利性 通过卡尔费休法测定膨化硝酸铵炸药含水量的 试验，可用于测定膨化硝酸铵炸药的含水量。笔者 通过进一步的摸索，应用该方法分别对工业炸药原 材料硝酸铵、木粉、复合油相、乳化剂以及铵油炸药、 多孔粒状铵油炸药、乳化炸药、粉状乳化炸药、膨化 煤矿许用炸药、煤矿乳化炸药等样品的含水量进行 了测定，发现该方法不仅方便快捷、数据稳定，而且 对炸药含水量的测定具有较好的适用性，可在较短 时间内连续测定炸药、原材料的含水量而无需更换 试剂和器具；同时该法具有良好的经济实用性，经过 初步估算，测定一批膨化硝酸铵炸药样品的试剂成 本仅为0 ．8 0 元 使用国产K F 试剂 ，较适宜在企业 的生产过程中应用。 3 ．3 卡尔费休法在工业炸药生产中应用的局限性 由于K F 试剂的化学稳定性等原因，每次试验 以前都需要对K F 试剂进行标定，若采用手动滴定。 测试误差则不易控制，因此，建议采用具有自动滴定 功能的卡尔费休测定仪进行测定，不仅可克服人工 滴定带来的误差，还可以在相对密封的环境下进行 滴定，由此保证测试数据的真实性和可靠性。另外， K F 试剂易与某些物质发生副反应，直接测定时会对 测试结果产生影响，如膨化煤矿许用炸药中的氯离 子就会与K F 试剂发生副反应，因此不能进行直接 测定，可采用蒸馏法将其中水分蒸馏出来，再进行测 定。 4 结论 在膨化硝酸铵炸药含水量的测定方法中，卡尔 费休法具有良好的数据重现性和可验证性，使用经 济实惠，对操作人员的危害较小，是国内各民爆企 业、科研机构进行工业炸药及其原材料水分测定的 一项重要方法，比较适宜在工业炸药的科研生产和 质量控制方面推广应用。 参考文献 【1 ]W J 9 0 2 6 ，膨化硝酸铵炸药，附录B ．膨化硝铵炸药组 分及水分的测定[ S ] ． [ 2 ] C B 6 2 8 3 - 2 Q 0 化工产品水分含量的测定．卡尔．费休．8 ； 法 通用方法j [ s ] ． 下转第2 8 页 万方数据 2 8 爆破器材E x p l o s i v eb l a t e f i a l s第3 9 卷第1 期 R 测试点至塌落中心的距离，m ； 肘下落构件的质量，t ； ／／n 构件重心高度，n l 。 将有关参数代人，对于1 8 0I T I 烟囱爆破切口2 5 I n 高以上部分倒塌段，肘 4 7 0 9t ，日 7 0 ．2m ，R 1 5 8m 中间段落地点到开关站最近距离 。 I 肘 z g ／v 忱 4 7 0 9x 2 9 ．8 7 0 ．2 价 1 7 4 6 7 3 1 8 0m 烟囱倒塌在控制室的振动影响 仉 2 ．2 3x 1 7 4 6 7 3 1 力／1 4 5 1 一 0 ．4 4 9c m ／s 本次烟囱爆破时，在烟囱倒向预计落地地面上 开挖减振沟、堆筑减振堤、铺垫松散的减振材料，则 烟囱落地振动速度能够进一步降低，可使开关站的 振速控制在O ．2 0 一0 ．3 5e m ／s 范围内。 6 爆破效果 起爆后切口瞬间形成，烟囱上部筒体开始朝设 计方向倾斜，3 ．2 38 后混凝土从定向窗顶角处向后 延伸遭到破坏，大片混凝土剥落。烟囱继续保持倾 倒，背部钢筋被拉断，预留截面开始破坏，而后烟囱 开始下坐，烟囱下坐持续时间有2 ．0 38 。下坐完成 后，底部形成了较为稳定的支撑铰链，在向前加速倒 塌过程中，距离烟囱切口约6 8I n 处筒壁折断并向前 冲出，最后烟囱倒塌在了预先铺设的减振堤坝上。 爆破后经过现场的测定，整个烟囱倒塌范围在控制 区内，长度约1 5 2i n ，宽度在2 3m 以内。倒塌后烟 囱切口以上4 0I n 筒体为扁平状，钢筋混凝土部分分 离，其余筒体钢筋混凝土完全脱离。 整个爆破倒塌过程耗时约1 2 ．4 3s ，烟囱按预定 方向准确倒塌。周围建筑、民房、电气控制室等各种 设施完好无损。附近电厂、水厂设备正常运行。爆 破达到了预期的目的。 参考文献 [ 1 ]金骥良，顾毅成，等．拆除爆破设计与施工[ M ] ．北京 中国铁道出版社，2 0 0 4 ．1 5 2 1 5 8 ． [ 2 ]齐世福．建筑物拆除控制爆破技术[ M ] ．南京解放军 理工大学，2 0 0 9 ．3 2 0 ． [ 3 ]于亚伦，等，工程爆破理论与技术[ M ] ．北京冶金工 业出版社。2 0 0 4 ．3 3 6 ． D e m o l i t i o no tal O m - s u p e r h e i g h tR e i n f o r c e dC o n c r e t eC h i m n e yb yD i r e c t i o n a lB l a s t i n g Q IS h 渝，W A N GF u g a n g ，X I J EF e n g s o n g ，D O N GC l u l o 蛐咖I n s t i t u t eo fE n g i n e e r sC o r p s ，P L AU 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 ur f a ．j i , l g ，2 1 0 0 0 7 [ ．B S T R A c r ] I nt h i sp a p e r ，81 8 0 m s u p e r h e i g h tr e i n f o r c e dc o n c l t e t ec h i m n e ya tc o m p l e xc i r c u m s t a n c e si sd e m o l i s h e db y c o n t r o l l e db l a s t i n gf i r s ti nd o m e s t i c 。w h i c hi D e s n f lt h ec h i m n e yb l 衄t i n gi nd o m e s t i cg ob e y o n dt oan 绷h e i g h t ．眦Bp a p e r m a yb eh e l l f f u lf o rb l a s t i n gm o l ea n dm o r l eh i 【g l l r i s eb u i l d i n g s ． [ K E Yw o r m s ] d i r e c t i o n a lb l a s t i n g ，h i g hp o s i t i o ni n c i s i o n ，e h l m n e y 上接第2 5 页 D e t e r m i n a t i o no tW a t e ri nE x p a n d e dA m m o n i u mN i t r a t eE x p l o s i v e sb yK a r lF i ．戳7 ．h e l - m e t h o d P E N ；Y u n k u n ，L I I JH u n Y u n n a nA r m i n gC h e m i c a lC o ．，L t d ． Y u n n a nK u n m i n g ，6 5 0 3 0 1 [ x 1 3 s a - R A c r ] I nt h i sL r t i e l eK a r lF i s c h e rm e t h o di 8u s e dt od e t e r m i n et h ew a t e ro fe x p a n d e da m m o n i u mn i t r a t ee x p l o - s i v e s ．I ts o l v e st h ep r o b l e mo ft o o - l o n gt e s t i n gt i m e 删t h em e t h o do fd i s t i l l a t i o no fW J 9 0 2 6 ．a n dr e a l i z e st h er a p i do n - l i n e d e t e r m i n a t i o no fw a t d ro fe x p a n d e da m m o n i u mn i t r a t ee x p l o s i v e s ．C o m p a r e dw i t hs e v e r a lm e t h o d st Od e t e r m i n ew a t e ri ni n - d u s t r i a le x p l o s i v e s ．K a r lF i s h e rm e t h o di 6ak i n do fi m p o r t a n tm e t h o dt od e t e r m i n et h ew a t e ro fe x p a n d e da m m o n i u mn i t r a t e e x p l o s i v e si nt h eC O U r S eo fp r o d u c t i o n ．K a r lF i s h e rm e t h o dh a st h ed u m i c t e r i s f i e s0 fs h o r tt e s t l ．gt i m e ，c o n t i n u o u st e s t e d ， h i 幽s e e u r a e y ．s t a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t y ． [ Ⅺ’YW O I u S ] e x p a n d e da m m o n i u mn i t r a t ee x p l o s i v e ，K a r lF i s h e rm e t h o d ，W a t C I “ ，d e t e r m i n a t i o n 万方数据