乳化炸药复合促进剂的研究.pdf

第3 3 卷第5 期 2 0 1 3 年l O 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM E T A L L U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 3 №5 O c t o b e r2 0 1 3 乳化炸药复合促进剂的研究① 唐世灵，夏文龙，肖国，刘厚平 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙4 1 0 0 0 0 摘要介绍了高温敏化乳化炸药的敏化机理，结合生产线开发出复合促进剂，解决了高温敏化生产线产品质量波动问题，并且实 现爆炸性能可控生产。 关键词乳化炸药；高温敏化；复合促进剂；表面活性剂 中图分类号T Q 5 6 0 ．4 文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 ～6 0 9 9 ．2 0 1 3 ．0 5 ．0 0 9 文章编号0 2 5 3 - 6 0 9 9 2 0 1 3 0 5 0 0 3 8 - 0 3 U s eo fC o m p o u n dP r o m o t e r si nE m u l s i o nE x p l o s i v e T A N GS h i - l i n g ，X I AW e n - l o n g ，X I A OG u o ，L I UH o u p i n g C h a n g s h aR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i n i n ga n dM e t a l l u r g yC oL t d ，C h a n g s h a4 1 0 0 0 0 ，H u n a n ，C h i n a A b s t r a c t T h es e n s i t i z a t i o nm e c h a n i s mo fe m u l s i o ne x p l o s i v e sw i t hh i g h - t e m p e r a t u r e s e n s i t i z a t i o n t e c h n o l o g y i s e x p o u n d e d ．T h ep r o b l e mo fq u a l i t yf l u c t u a t i o n i nt h ep r o d u c t i o nl i n eo fe m u l s i o n e x p l o s i v e sw i t hh i g h t e m p e r a t u r e s e n s i t i z a t i o nt e c h n o l o g yh a sb e e ns o l v e db a s e do nt h ec o m p o u n dp r o m o t e rd e v e l o p e df o rt h ep r o d u c t i o nl i n e ，t h e r e w i t h t h ee x p l o s i v ep r o p e r t i e sc a nb ec o n t r o l l e di nt h ep r o d u c t i o n ． K e yw o r d s e m u l s i o ne x p l o s i v e ；h i g h t e m p e r a t u r es e n s i t i z a t i o n ；c o m p o u n dp r o m o t e r ；s u r f a c t a n t s 乳化炸药⋯是国外2 0 世纪6 0 年代发展起来的新 型抗水工业炸药，因其具有优良的爆炸和抗水性能、原 料来源广泛、使用安全、爆炸后有毒气体含量少等特 点，在工程爆破中得到广泛应用。 近几年深圳金奥博科技公司通过合作引进美国 Z M W 公司技术，在国内建成了多条连续化、自动化、大 产能乳化生产线，该生产线采用高温敏化装药技术，具 有产能大、产品爆炸性能高、生产操作简单、工艺安全 可靠等优点，但是小直径药卷存在产品质量高位波动 偏大、不好使用的缺点。本文针对工业硝铵炸药敏化 机理口。3 1 进行了长期试验研究，对乳化炸药小直径药 卷存在的上述问题提出了良好解决方案。 1 敏化机理 高温敏化乳化炸药生产线的敏化方式心q 1 与传统 发泡方法相似，采用化学发泡，利用亚硝酸钠与硝酸铵 在酸性溶液中反应生成氮气 N H 4 N 0 3 N a N 0 2 一N H 4 N 0 2 N a N 0 3 N H 4 N 0 2 一N 2 T 2 H 2 0 H N O 的产生是氮气生成的关键Ho ，N a N O 溶解 后提供了N O 一，N H 。N O 。溶解后显酸性，提供了部分 质子，使N 0 2 - 转化为H N O 。 N H 4 F 兰N H 3 H H 2 0F 熹O H 一 H H N 0 2 - ≠H N 0 2 2 H N 0 2 叫N 2 0 3 H 2 0 N 2 0 3 2 N H 3 2 N 2T 3 H 2 0 由反应方程式可以看出，决定反应速率的因素有 [ H ] 、[ N H 。 ] 、[ N O 一] 、反应温度等，一般的乳胶基 质中[ N H 。 ] 、反应温度两个因数可调控有限，[ N O 一] 由加入的亚硝酸钠决定，不宜过多加入。如果要提高 反应速率，提高[ H ] 是个有效办法。传统乳化炸药敏 化促进液一般采用醋酸、磷酸、柠檬酸等增加[ H ] 来 提高反应速度，完成发泡反应需要数十分钟，甚至几百 分钟，这种低发泡效率无法满足高温敏化生产线高效 装药。 现乳化炸药高温敏化工艺采用一种高效高温敏化 剂[ 53 发泡，完成发泡反应可以控制在几十秒甚至几秒 以内。 ①收稿日期2 0 1 3 0 4 1 5 作者简介唐世灵 1 9 8 1 一 ，男，江西南丰人，工程师，主要从事炸药配方及生产工艺方面的研究。 通讯作者夏文龙 1 9 8 4 一 ，男，安徽阜阳人，硕士，工程师，主要从事炸药配方及生产工艺方面的研究。 万方数据 第5 期 唐世灵等乳化炸药复合促进剂的研究 H 2 0 寻兰O H 一十H M 。 x O H 一 x H 叫M O H 。J ， x H 由反应式可以看出，高温敏化促进剂实质上也呈 酸性，通过水解反应获得独立质子，当催化反应进行时 消耗部分质子，H 的减少促使反应向水解方向进行， 被消耗在反应中的质子重新通过水解反应获得，所以 催化反应过程中H 不减少，催化效率高。 不同组分的乳化炸药发泡效率对比见表1 。从表 1 中可以看出，乳化炸药基质中都加入0 ．0 6 ％亚硝酸 钠作为发泡剂，分别用0 ．1 ％柠檬酸、醋酸、磷酸催化反 应，发泡完成时间都要数小时，当加入促进剂后，发泡 完成时间缩短至几十秒。 表1 促进剂发泡效率对比 组成／％ 温度密度反应时间 亚硝酸钠柠檬酸乙酸磷酸促进剂／q C／ g m L 叫 ／m i n O ．0 60 ．1 0 ．0 6 0 ．0 6 O ．0 6 O ．0 6 0 ．0 6 O ．1 O ．1 6 51 ．0 5 0 ．1 36 5 1 ．0 2 6 3 1 ．0 4 0 ．1 36 31 ．0 5 0 ．16 21 ．0 6 0 ．10 ．1 36 21 ．0 5 O ．1 36 51 ．0 7 2 5 0 ．0 0 ．4 2 2 0 ．0 O ．3 1 5 0 ．0 0 ．2 O ．6 2 高温敏化乳化炸药的质量波动 应该指出，高温敏化乳化炸药技术十分成熟。事 实上在美国，在大直径炮孑L 装药爆破作业为主时，并不 存在高温敏化乳化炸药的质量波动问题，这是因为小 直径药卷爆速波动较大的炸药产品在大直径炮孑L 内装 药爆破时，其孔内爆速波动很小。表2 列出了不同炮 孔直径下的爆速对比。 表2 不同装药直径炮孔内爆速对比 由于我国大量采用的药卷直径为3 2 ～3 5m m ，对 小直径药卷爆速的稳定性有较高要求，其爆速偏差标 准要求为1 5 0m ／s ，超差将造成使用不便，在小直径 药卷爆破作业时，只有指标高同时指标稳定的炸药产 品才能更好地满足需要，因此，很有必要进行乳化炸药 新型敏化技术的研究。 3 复合高效促进剂的研发 促进剂发泡时间极短，这就要求高温敏化乳化炸 药生产线的乳胶基质与促进剂分散效率高。然而，乳 化炸药基质为油性，促进剂为水性，两种不同性质物质 混合即使使用高效混合设备，也难以得到非常好的分 散效果，促进剂促进效率极高，发泡反应时间极短，没 有非常好的分散促进剂，形成的乳化炸药中容易产生 不均匀和大气泡。因此认为目前生产中出现的质量高 位波动和产生大气泡的原因是促进剂分散不均匀。 在开发高分散度粉状铵油炸药的实验过程中发 现，利用湿法 加水、油 生产粉状铵油炸药时，加入表 面活性剂可以大大提高油相材料和硝酸铵水溶液的分 散度及混合均匀性。顺着这一思路，开发出了复合促 进剂A 和B ，其主要成分为无机盐类及其混合物，它具 有较低的表面张力，可增强在乳胶基质中的分散度。 复合促进剂对气泡及乳化炸药性能的影响见表3 ～4 。 表3复合促进剂对气泡均匀度的影响 j 兰萼堡L i 温度 密度反应气泡 促进剂促骗A 促骗B 繁／ g 等 黹s 均虢 0 ．1 36 51 ．0 33 6 气泡较均匀 0 ．1 36 5 1 ．0 63 2 气泡均匀 0 ．1 36 51 ．0 42 1 气泡均匀 表4 复合促进剂对乳化炸药爆炸性能的影响 含量／％ 促进剂复合促进剂A复合促进剂B 0 ．1 3 0 ．1 3 0 ．1 3 爆速殉爆距离 ／ m S “ ／c m 0 ．1 3 0 ．1 3 0 ．1 3 从表3 ～4 可以看出，复合促进剂A 和复合促进剂 B 有很好的分散效果，发泡反应速度更快，乳胶基质中 形成的气泡也更加均匀；复合促进剂对乳化炸药爆炸 性能有明显影响，复合促进剂A 和B 获得的乳化炸药 爆速更稳定，其中使用复合促进剂B 能获得更高的爆 速。这是因为复合促进剂B 中的金属元素比复合促 进剂A 中的金属元素更为活泼。 0 2 2 7 O 5 5 l 2∞m％弱∞“廿晒m 4 5 4 4 4 4 5 5 5 万方数据 矿冶工程 第3 3 卷 4 结语 乳化炸药新型敏化技术采用了复合高效促进剂催 化发泡反应，通过添加少量表面活性剂，使促进剂在乳 胶基质中有非常好的分散效果，这种新型敏化技术可 以改善乳化炸药的敏化效果，使得高温敏化炸药产生 均匀的气泡，解决了高温敏化乳化炸药爆速波动的问 题，提高了乳化炸药的爆速，能够更好的满足乳化炸药 高温敏化连续化生产工艺要求，其爆炸性能更加稳定。 参考文献 [ 1 ]王旭光．乳化炸药 第二版 [ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 8 ． [ 2 ] 洪有秋．高分散度粉状铵油炸药中国，C N 9 0 1 0 5 4 8 4 ．4 [ P ] ． 1 9 9 2 0 1 0 8 ． [ 3 ]洪有秋．新型粉状铵油炸药的配方及其工艺中国，C N 8 9 1 0 5 8 2 9 ．x [ P ] ．1 9 9 1 0 7 1 7 ． [ 4 ] 唐秋明．乳化炸药中亚硝酸钠发泡反应机理[ J ] ．矿业研究与开 发，1 9 9 3 ，1 3 2 5 6 6 0 ． [ 5 ] 郭敏，贾海亮，原海青，等．高温敏化工艺乳化炸药储存期影响 因素分析[ J ] ．爆破器材，2 0 1 1 1 2 4 - 2 7 ． 欢迎订阅2 0 1 4 年湿法冶金 湿法冶金创刊于1 9 8 2 年，双月刊，是湿法冶金技术综合性刊物，中文核心期刊，主要刊登国内外关于有色金属、稀 有金属、稀散金属及贵金属的湿法冶金工艺，选矿技术，有机材料 萃取剂、离子交换树脂、絮凝剂等 合成，化工过程自 动控制，化工设备、选矿设备、仪器仪表的研制及应用，水处理技术，三废治理与环境保护技术，分析 物理分析、化学分 析 方法等方面的新进展、科研成果和先进技术，也报道有关科技简讯、文献综述等。 湿法冶金可供从事金属矿选矿、湿法冶金、化学化工、金属综合回收、三废治理、分析测试和环境保护等方面的科 研、设计、生产人员及大专院校有关专业师生参阅。 湿法冶金国内统一刊号C N l 卜3 0 1 2 ／T F ，国际标准刊号I S S N1 0 0 9 - 2 6 1 7 ，广告许可证号为京通工商广字第0 0 0 5 号 卜1 ，由湿法冶金编辑部编辑出版，邮局发行及编辑部发行。2 0 1 4 年定价1 0 ．0 0 元／期，全年6 0 ．0 0 元，全国各地邮局 均可订阅，邮发代号8 0 一1 8 l 。编辑部常年办理订刊业务。 通信地址北京市通州区九棵树1 4 5 号湿法冶金编辑部邮编1 0 11 4 9联系人吕志新 开户银行北京工商银行九棵树支行 开户名核工业北京化工冶金研究院账号0 2 0 0 0 4 9 8 0 9 0 0 8 8 0 0 2 2 1 请注明汇款用途 联系电话 0 1 0 5 1 6 7 5 3 2 1 ，5 1 6 7 4 3 4 8电子信箱s h i f a y e j i n 1 6 3 ．c o m ；s l y j 4 3 4 8 1 6 3 ．c o m 欢迎订阅2 0 1 4 年中国非金属矿工业导刊双月刊 ◆全国性非金属矿行业期刊，中国科技核心期刊，中国科学引文数据库来源期刊，中国学术期刊综合评价数据库 统计源期刊，中国期刊全文数据库全文收录期刊，中国核心期刊数据库全文收录期刊。 ◆本刊1 9 8 0 年创刊。国内外公开发行，国际标准刊号I S S N1 0 0 7 - 9 3 8 6 ；国内统一刊号C N l l - 3 9 2 4 ／T D 全国各地邮局订阅，邮发代号8 2 - 3 1 9 。订户可通过当地邮局订阅或直接向本刊编辑部订阅 ◆本刊为双月刊，逢双月2 5 日出版，大1 6 开，每期正文6 4 页，约1 3 万字，平装胶订。 每期定价1 0 元，全年6 0 元 ◆本刊兼营广告业务，广告经营许可证京西工商广字第0 4 7 7 号 主办单位中国中材集团有限公司、中国建筑材料工业地质勘查中心、中国非金属矿工业协会 主要内容主要报道我国非金属矿行业产业政策、行业与动态发展、非金属矿产应用与开发、矿产品加工与利用、矿 产资源、选矿工艺与技术、加工设备、测试技术、环境保护与评价、市场信息及动态、企业管理与企业介绍。本刊融政策、 技术、信息于一体，内容丰富、信息量大。 读者对象从事非金属矿及其相关行业的生产、科研、设计、设备制造单位、管理部门及大专院校的科研人员、生产 技术人员、管理人员等。 地址北京市朝阳区望京西路5 0 号一1 卷石天地大厦A 座五层邮编1 0 0 1 0 2 电话0 1 0 6 4 7 9 5 8 6 1 传真0 1 0 6 7 8 9 8 3 8 5广告联系1 3 9 0 1 2 1 5 5 0 8 H t t p ／／w w w ．c n m a ．c o m ．c nE m a i l z f d a o k a n 1 6 3 ．c o r n 万方数据