珍珠岩在粉状炸药生产过程中的应用.pdf

2 0 1 2 年2 月珍珠岩在粉状炸药生产过程中的应用董纯高 2 1 珍珠岩在粉状炸药生产过程中的应用‘ 董纯高 葛洲坝易普力股份有限公司 重庆江北，4 0 0 0 2 3 [ 摘要]文章根据粉状炸药在高温高湿季节生产过程中易硬化结块的问题，提出了掺加珍珠岩解决该问题的方 法，详细研究了珍珠岩改善粉状炸药爆炸性能的内在作用机理，并提出了在高温高湿条件下加入珍珠岩改善粉状 炸药爆炸性能的应用方案。通过试验数据对比证明，该方案有效地改变了粉状炸药硬化结块的缺点，同时也达到 了改进粉状炸药爆炸性能的目的。 [ 关键词] 粉状炸药珍珠岩高温高湿爆炸性能 【分类号] T D 2 3 5 ．2 l r Q 5 6 4 ．4 2T J 5 5 引言 目前，国内粉状炸药主要分为膨化硝铵炸药和 改性硝铵炸药，两种铵油类炸药相对于老铵锑类炸 药在抗硬化结块方面有了明显提高，而在南方高温 高湿季节抗硬化结块仍普遍存在，尤其是煤矿类产 品。 利用膨胀珍珠岩进行调节，改变粉状炸药相容 状态参数，对提高粉状炸药抗硬化结块和产品性能 均有着积极的效果。本文根据膨胀珍珠岩的物理性 质，利用其富含气泡的热点敏化理论，将两特性相结 合加以研究和应用。 1 珍珠岩的主要技术参数 珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、预热 熔烧而成，憎水型珍珠岩是我国乳化炸药物理敏化 的首选材料。珍珠岩的主要化学成分是S i O 、 A I O ，、C a O 等。外观白色多孔性松散颗粒，无肉眼 可见杂质。成品珍珠岩物理性质稳定，不溶于水和 有机溶剂，微溶解于高浓度硝酸铵溶液⋯。 2 应用技术研究 2 ．1 设计思路 致使粉状炸药易硬化结块主要原因是硝酸铵在 温度一1 6 ．9 1 6 9 ．6 ℃范围存在5 种热力学稳定的 结晶体。在一1 6 ．9 3 2 ．3 。C 以乜斜方晶体存在，晶型 趋于稳定旧J 。因此，国内生产企业大都采取在3 2 ℃ 以下装填炸药方式来克服硬化结块，而随着炸药生 产线产能提高，自动化程度日益普及，仅靠晾药工艺 降温来预防硬化结块难以达到产能要求。为克服硬 化结块，科研机构和生产企业采取加入油相材质来 阻止硝酸铵在常温状态下“盐桥”形成，因此铵油类 炸药得以广泛应用。但油相材质加入量过多可影响 炸药的氧平衡，造成有毒气体上升、炸药性能降低； 还会使生产成本上升。 珍珠岩的掺人解决了上述问题，这是由于1 珍珠岩不参与炸药的化学反应，对炸药的氧平衡没 有影响；2 多孔性结构的热点敏化方式，改善粉状 炸药传爆敏感性，提高了炸药爆炸感度；3 与硝酸 铵混合，其颗粒阻隔了硝酸铵晶型间“盐桥”的形 成‘3 l 。 基于以上分析，在碾混之前，将珍珠岩与硝酸铵 进行混合，珍珠岩颗粒均匀分散于硝酸铵粉末当中， 并与硝酸铵粉末有最大的接触面积，大大提高其颗 粒阻隔硝酸铵晶型间“盐桥”的形成作用，从而消除 粉状炸药硬化结块和提高粉状炸药爆炸性能。 2 ．2 应用方案 选择膨化硝铵煤矿炸药和改性硝铵岩石炸药分 别掺入一定量的不同的珍珠岩进行实验，经过一定 时间的贮存后，抽取试验样品，对样品进行硬化结块 和爆炸性能的检测HJ 。 0 号方案以硝酸铵质量为参数，其余炸药组分 依据工艺条件不改变，未外加珍珠岩，混合成炸药。 l 号方案以硝酸铵质量为参数，其余炸药组分 依据工艺条件不改变，外加0 ．5 ％，容重。 4 5 k g ／m 3 未处理的珍珠岩，混合成炸药。 2 号方案以硝酸铵质量为参数，其余炸药组分 依据工艺条件不改变，J l q J Ⅱ0 ．5 ％，容重。 4 5 k g ／m 3 经表面处理的珍珠岩，混合成炸药。 2 ．3 性能检测 试验条件环境温度3 7 3 9 0 C ；相对湿度9 0 ％ 收稿日期2 0 1 1 ．0 5 - 0 3 作者简介茧纯高 1 9 6 2 一 ，男．工程师。主要从事工业炸药安全生产技术和爆破一体化技术。E - m a i l d o n g c h u n g a o 1 2 6 ．c 咖 万方数据 2 2 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第4 l 卷第1 期 一9 5 ％；装填炸药温度4 5 5 0 。C ；全过程采用自动 控制生产线生产工艺。分别封存3 组产品进行贮存 试验。测得的数据如表l 、表2 、表3 所示。 表l硬化结块的检测 表2 殉爆距离测试t i l l 表3 爆速测试 m 8 以 贮存期 ／d 二级篓夏囊曩膨化 2 号改性铵油炸药 硝铵炸药 。“““⋯’”。 0 号1 号2 号0 号1 号2 号 由表l 可见。外加珍珠岩的配方硬化结块的状 况得以改善。由表2 看出，表面未处理和经过处理 的珍珠岩对膨化硝铵炸药的爆炸性能影响较小，而 对改性铵油炸药的影响显著。因为未处理的珍珠岩 在混合过程中，孔隙率下降5 0 ％一6 0 ％；而经过表 面处理的珍珠岩，由于覆盖了胶质表面保护膜，受到 机械外力作用，孔隙率下降2 0 ％一3 0 ％，因此两者 “热点”基数不同。膨化硝铵炸药具有白敏化特性， 珍珠岩的表面处理引起的孔隙率的变化对膨化硝铵 爆炸性能影响不明显。【5 】。表3 说明，珍珠岩的加入 对膨化硝铵炸药和改性铵油炸药的爆速影响不大。 2 ．4 生产安全性因素分析 珍珠岩的加入使炸药体系得到敏化，阻隔了硝 酸铵晶型间“盐桥”的形成，同时炸药的撞击感度、 摩擦感度均有变化[ 6 】。为此对炸药的撞击感度、摩 擦感度进行了测定。采用w L - 1 型落锤仪 G J B 7 7 2 A 9 7 锤重1 0k g 、落高2 5c m ，样本药量 O ．0 5g ，测试炸药的撞击感度；采用w M l 型摩擦 感度仪测试炸药的摩擦感度，实验条件是压强为 1 3 9 ．2M P a ，摆角为9 0 0 ，样本药量为0 ．0 2g 。测定 结果见表4 、表5 。样品中珍珠岩的外加入比例为 0 ．5 ％。 表4几种物质的平均撞击感度 ％ 表5 几种物质的摩擦感度 ％ 测试结果表明外加少量的珍珠岩对炸药生产 过程安全可靠。但须采取以下的安全措施加以控 制 1 严格控制珍珠岩的加入量和质量，加入量控 制在0 ．5 ％一1 ．0 ％，容重， 4 5 k g ／m 3 。粒度过4 0 目 筛，效果最佳。严禁加入量超过2 ．0 ％，严禁使用未 经过筛的珍珠岩。 2 加入珍珠岩须使用专用定量设备从螺旋入 口处均匀掺加，严禁一次性加入和从三料混合器、球 磨机、碾混机掺入。 3 确保螺旋、三料混合器、碾混机、装药机运行 良好，严禁刮板刮边。 2 ．5 应用实例 湖北昌泰民爆有限公司自2 0 0 6 年以来，在每年 的春、夏两季生产膨化硝铵炸药煤矿产品和进行水 分偏高、性能偏低、生产前后期清扫的尾药返工处理 时，在生产过程中运用掺人量不超过0 ．2 ％的珍珠 岩工艺技术，达到控制产品吸湿硬化结块和提高炸 万方数据 2 0 1 2 年2 月珍珠岩在粉状炸药生产过程中的应用董纯高 2 3 药性能，几年来未出现产品在有效期内结块硬化的 现象，效果明显。 3 结论 在粉状炸药生产过程掺人珍珠岩的成功应用， 对提高粉状炸药特别是煤矿型炸药防结块抗硬化有 着明显效果；珍珠岩多孔性结构的“热点”敏化，对 改性铵油炸药调节密度和提高炸药爆炸性能作用明 显；外加少量的珍珠岩对炸药生产过程是比较安全 可靠的；珍珠岩既是乳化炸药的主要敏化方式之一， 也可作为粉状炸药辅助敏化方式。 致谢参与试验的人员有黄正华、高新福、李 艺、廖涛，在此表示感谢 参考文献 [ 1 ] 汪旭光．乳化炸药[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 6 1 4 1 - 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s i v e ． [ K E YW O R D S ] p o w d e re x p l o s i v e 。p e r l i t e ，h i g ht e m p e r a t u r ea n dh u m i d i t y ，e x p l o s i o np r o p e r t i e s 白o } o ￡H x 白．c ；o 亡．o } o 亡吣，o e H ，自。芒K 皤} o e - o } o e 目，o ‘H H 鲁o } o 电．o } O 电吣} O } 0 e ．o 争o e 吣K } o 咤．o o e ．o o } D } e ．。毛H H 争o } 0 喀H H 拿o } O } O e H 上接第2 0 页 参考文献 [ 1 ] 苏明阳．硝酸铵溶液运输和储存过程的安全性研究 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 9 ，3 8 4 3 6 - 3 8 ． [ 2 ] 韩学军，刘延义，陈静，等．直接使用硝酸铵溶液生产 膨化硝酸铵炸药研究[ J ] ．爆破器材，2 0 0 9 ，3 8 3 1 5 - 1 7 ． [ 3 ]陈网桦、陈利平、吴燕等．硝酸及氯离子对高温硝酸铵 水溶液热危险性的影响研究[ J ] ．中国安全科学学报， 2 0 0 7 。1 7 5 1 0 1 - 1 0 5 ． [ 4 ]白燕．杂质对硝酸铵热稳定性的影响[ J ] ．火工品， 2 0 0 9 2 2 4 - 2 7 ． [ 5 】王春丽，曹雄，程松，等．杂质对硝酸铵水溶液临界爆 炸温度的影响[ J ] ．工业安全与环保，2 0 1 l ，3 7 2 4 2 - 4 3 ．4 6 ． [ 6 ] 张为鹏，赵省向，张亦安，等．硝酸铵溶液的氯催化分 解[ J ] ．火炸药学报，2 0 0 4 ，2 7 1 3 3 - 3 5 ． [ 7 ] 陈静国内首条直接以硝酸铵溶液为原料的乳化炸药 生产线落户凯龙集团[ J ] ．爆破器材，2 0 0 9 ，3 8 1 7 ． [ 8 ] 王炳英，闰相祯，苗丽君．压力容器钢材在硝酸铵溶液 中的应力腐蚀试验研究[ J ] ．石油大学学报自然科学 版，2 0 0 2 ，2 6 6 7 0 刀1 ，7 7 ． S t o r i n gH e a t - i n s u l a t i n ga n dF e e d i n gS y s t e mo fL i q u i dA m m o n i u m N i t r a t e uG u o l i 锄尹，H U A N GZ h i p i n g ∞，Z H A N GG u o q u a n ∞，W A N GX i a o h u a o ①G u 仰咖I l gZ h e n s h e r t gS c i e n c e ＆T e c h n o l o g yC o ．，L t d 。 G u a n g d o n gb t e i z h o u ，5 1 4 7 0 0 ②D e p a r t m e n to fl V l e e h a n i e a lE n g i n e e f i n g ．V C u h a nP o l y t e c h n i cU n i v e 墙i t y H u b e iW u h a n ，4 3 0 0 2 3 妻 I n s t i t u t eo fG u a n g d o n gZ h e m h e n gs c i e n c e ＆t e c h n o l o g yC o ．，L t d ． G u a n g d o n gM e i z h o u ，5 1 4 7 0 0 [ A B S T R A C T ]S t o f i l 唱h e a t i m u l a f i n ga n df e e d i n gs y s t e mo fl i q u i da m m o n i u mn i t r a t ew 鹊d i s c u s s e di nt h i sp a p e r ．B a s l e e o r m f i t u t e so ft h es y s t e mw 鹪f i r s t l ys t a t e d ．t h et e c h n o l o g yp r o c e s sa n df u n c t i o nr e a l i z e dm e t h o dw e r et h e np r o p o s e d ，a n dt h e t e c h n o l o g ye h a r a e t e f i s f iz so ft h i ss y s t e mW e l t 屯f i n a l l ys u m m a r i z e d ．T h i sp a p e ri st Op r o v i d er e f e r e n c e sf o rt h ew i d e l y 印p l i c a - 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