现场混装车载乳胶基质性能初探.pdf

第3 3 卷第3 期 2 0 1 3 年0 6 月 矿冶工程 M I N I N GA N D ～ⅡⅡl A L L U R G I C A LE N G 姗E R I N G V 0 1 ．3 3 №3 J u n e2 0 1 3 现场混装车载乳胶基质性能初探① 韦锦初 广东宏大爆破股份有限公司，广东广州5 1 0 6 2 3 摘要制备了乳胶基质，并参照联合国关于危险货物运输的建议书试验标准手册的相关要求，进行了模拟通风管试验，考察 其性能。结果表明，包装型乳胶基质在受热情况下，发生爆炸；地面站制备的乳胶基质若含水量高，基质在受热情况下会发生爆炸； 含水量为1 5 ％～1 8 ％时，基质受热未发生燃料爆燃转爆轰 D D T 过程。 关键词现场混装；乳胶基质；通风管试验；D D T 中图分类号T D 2 3 5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 3 ．0 1 l 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 3 0 3 0 0 3 9 0 2 P r e U m i m r yE x p l o r a t i o no fE m u l s i o nM a t r i xf o rI n - s i t uM i x e d - l o a d i n gV e h i c l e W E IJ i n c h u G u a n g d o n gH o n g d aB l a s t i n gC oL t d ，G u a n g z h o u51 0 6 2 3 ，G u a n g d o n g ，C h i n a A b s t r a c t As i m u l a t e dv e n t i l a t i o np i p et e s tw a sc o n d u c t e df o rt h ep r e p a r e dp o l y m e rm a t r i xt oe x a m i n ei t sp e r f o r m a n c e ， b a s e do nt h er e l a t i v er e q u i r e m e n ti nR e c o m m e n d a t i o n so nt h eT r a n s p o r to fD a n g e r o u sC o o M a n u a lo fT e s t sa n d C r ／t e r ／a ．T h er e s u l ts h o w st h a tt h ep a c k a g e de m u l s i o nm a t r i xt e n d st oe x p l o d ew h e nh e a t e d ；t h ee m u l s i o nm a t r i x p r e p a r e da tg r o u n ds t a t i o n ，i fw i t hh i i g h c o n t e n to fw a t e r ，w i l le x p l o d ew h e nh e a t e d ，w h i l en od e f l a g r a t i o n - t o d e t o n a t i o n t r a n s i t i o n D D T w i l lb eo c c u r r e di nm a t r i x 诵t l lw a t e rc o n t e n to f1 5 ％一1 8 ％． K e yw o r d s i n s i t um i x e d ；e m u l s i o nm a t r i x ；v e n t i l a t i o np i p e l i n et e s t s ；D D T 乳化炸药现场混装技术是指通过移动式或固定式 乳胶基质制备站制备乳胶基质，经过现场混装车装载 至爆破现场进行现场敏化装药的爆破技术，该技术实 现了民用炸药的生产、运输、爆破一体化作业模式。与 包装型成品炸药相比，具有机械化程度高、装药效率 高、劳动强度低以及提高了炸药在运输和使用过程中 的安全性等优点。2J 。 随着现场混装炸药技术的推广，民用爆炸物品 行业技术进步指导意见和民爆行业“十二五”规划 中明确指出，要通过科技进步，加强技术改造，大力发 展现场混装技术。随着乳胶基质“集中制备，远程配 送”的现场混装技术发展，对乳胶基质质量也提出了 相应的要求。 1 乳胶基质的技术要求 现场混装炸药车用乳胶基质，目前还没有国家标 准。而乳化炸药国标中并没有对乳胶基质的技术指标 进行规定。为了满足现场混装作业的要求，降低运输、 生产作业过程中的危险，乳胶基质需达到联合国关 于危险货物运输的建议书试验标准手册第五修订 版试验系列8 要求∞一J ，即通过热稳定性试验、A N E 隔板试验、克南试验及通风管试验。这就要求乳胶基 质具备足够高的热稳定性，通过上述前三项试验后的 乳胶基质列为氧化剂管理，通过第四项试验的乳胶基 质则可以进行罐体运输。 2 现场混装车载乳胶基质工艺配方 某地面站乳胶基质经南京国家民爆器材检测中心 检测，通过了联合国关于危险货物运输的建议书试 验标准手册第五修订版试验系列8 的前三项试验， 但未能达到通风管试验要求。 为了确保送检一次通过，主要针对通风管试验进 行了模拟试验。试验样品分别为某包装型炸药厂生产 基质 试样1 、地面站乳胶基质 试样2 和试样3 。 试样1 为包装型乳化炸药生产配方，乳化效果好，储存 期长达6 个月以上，基质粘度大，水相析晶点为7 2 ℃。 试样2 和试样3 中用尿素取代了试样1 配方中的 硝酸钠，据文献[ 5 ] 描述，尿素可以明显提高乳胶基质 ①收稿日期2 0 1 2 1 2 - 2 6 基金项目广东省科技计划项目 2 0 1 lB 0 4 0 2 0 0 0 5 3 作者简介韦锦初 1 9 5 5 一 ，男，湖北人，高级工程师，主要从事民爆一体化技术研究工作。 万方数据 矿冶工程 第3 3 卷 活化能，有利于基质受热稳定。用柴油机油取代了复 合蜡，乳化剂使用D N G 一1 型复合乳化剂，该乳化剂易 乳性强，但生产出的乳胶基质储存期短，一般可储存 1 5d 。试样3 的含水量较试样2 多。试样2 和试样3 的水相析晶点分别为5 8 ℃和5 5 ℃。3 种乳胶基质配 方见表1 。 表1 乳胶基质配方 质量分数 ／％ 3 乳胶基质乳胶基质通风管模拟试验 3 ．1 乳胶基质的燃烧机理 乳胶基质的燃烧具备一般炸药燃烧的共同特征， 即自身供氧、燃速较快、在一定条件下可以发生D D T 过程M 一’7 j 。乳胶基质吸收外界热量后，随着温度升高， 乳胶体系粘度降低，乳胶粒子动能增加，相互碰撞几率 增大，在热作用下，乳胶粒子产生聚结、絮凝、破乳分离 过程，水份蒸发，基质出现沸腾现象，油相出现炭化和 蒸发，整个系统在某个化学反应阶段放热速率大于散 热速率，整个系统温度积聚升高，达到乳胶基质爆发点 温度，可能产生爆轰。也有可能随着反应物的消耗，放 热量开始减小，最终熄火。 3 ．2 通风管模拟试验 制作一个直径1 0 0m m 、高2 1c m 的刚性筒，下端 采用钢板密封，上端有密封盖，中央有直径1 8m m 的 小孔。将乳胶基质缓慢自然密实装入刚性筒中，盖上 密封盖，放在可持续加温的火焰上加温，观察乳胶基质 受热情况。3 0m i n 内出现不同结果，试样1 、3 出现爆 炸，试样2 没有爆炸。 3 ．3 结果与讨论 在通风管模拟试验中试样l 和试样3 出现爆轰， 而试样2 平稳分解，未出现爆轰。从试验过程看，不论 是哪种配方基质，在加热初期，都出现白色烟雾，说明 在基质加热时，首先蒸发乳胶基质中的游离水和乳胶 基质破乳后释放出来的水；在加热中期，烟雾释放量增 大，颜色加深变黑；加热后期，试样l 和试样3 冒出淡 黄色烟雾，且烟雾量迅速增加，出现爆炸。而试样2 在 加热后期，仅仅是烟雾颜色加深，释放出的烟雾量先增 后减，直至系统熄火。 试验结果表明，含水量对乳胶基质受热燃烧情况 有显著的影响 1 含水量少的乳胶基质在受热过程中极易发生 晶变和分解，体系分解速度会积聚增加，迅速达到顶 峰，出现爆轰； 2 含水量过多的乳胶基质分解活化能减小，在加 热时油包水型体系的保有度高于少水的，更多的组分 以油包水乳胶微粒的形式存在，油相与水相接触比表 面积大，有利于乳胶基质燃烧转爆轰。 现场混装车车载乳胶基质对储存性能要求较低， 所选用的乳化剂大多易乳性高，乳胶基质稳定性一般， 在受热过程中，也较易破乳，有利于乳胶基质的稳定燃 烧。而包装型乳胶基质使用复合型乳化剂，乳化效果 好，且油相材料采用的复合蜡形成的油膜强度高，基质 稳定性高，在受热过程中，基质体系保有度较高，更多 的以油包水型乳胶粒子存在，增大水油相接触的比表 面积，有利于发生燃烧转爆轰。 4 结论 地面站乳胶基质试样2 和试样3 送往南京国家民 爆器材检测中心进行联合国关于危险货物运输的建 议书试验标准手册第五修订版试验系列8 检测，均 通过了热稳定性试验、A N E 隔板试验和克南试验，说 明乳胶基质具有热稳定性，对冲击波感度和热感度不 敏感，可以划归到氧化剂管理范畴。但仅试样2 通过 了通风管试验。试验表明试样2 的乳胶基质在受限制 但通风的空间可以顺利燃烧，不发生D D T 过程，适合 罐体运输。 参考文献 [ 1 ] 汪旭光．乳化炸药 第二版 [ M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 8 ． [ 2 ]吕春绪，刘祖亮．工业炸药[ M ] ．北京兵器工业出版社，1 9 9 4 ． [ 3 ] U n i t e dn a t i o n s ．R e c o m m e n d a t i o n so nt h et r a n s p o r to fd a n g e r o u sg o o d s m a n u a lo ft e s t sa n dc r i t e r i a [ s ] ．2 0 0 9 ． [ 4 ] U n i t e dn a t i o n s ，D e p a r t m e n to fD e f e n s eA m m u n i t i o na n dE x p l o s i v e s H a z a r dC l a s s i f i c a t i o nP r o c e d u r e s ，J o i n tT e c h n i c a lB u l l e t i nT B 7 0 0 - 2 [ s ] ．2 0 0 5 ． [ 5 ] 徐志详，胡已亭，刘大斌，等．尿素对乳化炸药热稳定性的影响研 究[ c ] ∥中国职业安全健康协会2 0 0 9 年学术年会论文集，2 0 0 9 ． [ 6 ] 李建军，汪旭光，欧育湘，等．乳化炸药热分解动力学研究[ J ] ． 北京理工大学学报，1 9 9 6 ，1 6 6 ；6 3 6 6 4 2 ． [ 7 ] 周新利，刘祖亮，吕春绪．岩石乳化炸药绝热分解安全性的加速 量热法分析[ J ] ，火炸药学报，2 0 0 3 ．2 6 2 6 2 6 5 ． 万方数据