工程爆破对工业炸药的基本要求.doc

第二章 工业炸药 第二章 工业炸药 工业炸药（industrial explosive）又称民用炸药（commercial explosive）,是以氧化剂和可燃剂为主体，按照氧平衡原理构成的爆炸性混合物。工业炸药在铁路、公路建设及煤矿、冶金、石油、地质、水电、建筑等方面得到了广泛的应用。 第一节 工业炸药的分类 一、工程爆破对工业炸药的基本要求 1. 安全性好，感度适中。既要保证运输、搬运、使用等环节的安全，又要保证在采用常用的起爆器材及起爆方法时能可靠起爆。 2. 爆炸性能好。具有足够的爆炸威力，能破碎或松动工程中遇到的岩体和建筑结构。 3. 具有一定的化学安定性。在贮存期内不会因分解、变质、吸湿结块等因素而失效。 4. 符合环境保护和劳动保护法规的要求。炸药组分的配比应达到零氧平衡或接近于零氧平衡，爆炸后产生的有害气体的含量少，同时炸药中应少含或不含有毒成分。 5. 具有良好的工艺性，便于生产和加工。 6. 原料来源丰富，成本低廉。 二、工业炸药的分类 工业炸药按照其物理状态、组分特性、主要化学成分或使用范围等有多种分类方法。其中按使用范围可分为露天炸药、岩石炸药和煤矿许用炸药。 1. 露天炸药（explosive for open-pit operation）这类炸药不考虑对瓦斯、煤尘引爆的危险，对爆炸后产生的有毒气体也没有严格的限制，适用于露天爆破工程。 2. 岩石炸药（rock explosive）这类炸药对爆炸后所产生的有毒气体有严格的限制，适用于露天及无瓦斯和煤尘爆炸危险的环境。 3. 煤矿许用炸药（permitted explosive）这类炸药对爆炸能量、爆温、爆炸火焰长度、爆炸产物中有害气体及灼热固体颗粒等都有严格的限制，适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的环境。 国家标准GB/T 175821998 工业炸药分类和命名规则根据工业炸药的组成和物理特征，将其分为5大类17小类，如表2-1所示。每类简称取2～3个汉字，代号由简称汉字汉语拼音的大写首位字母组成。 我国是在新中国成立之后才生产出自己的工业炸药的， 1953年的年产量仅2万多吨，至1994年已增加到120万吨，40年增长了近60倍。目前我国工业炸药在生产工艺、品种型号、基础理论和应用技术等方面已形成一个独立的、比较完整的科学技术体系。 表2-1工业炸药及简称和代号 炸 药 类 别 简 称 代 号 硝化甘油类炸药 胶质硝化甘油炸药 硝甘胶 XGJ 粉状硝化甘油炸药 硝甘粉 XGF 铵梯类炸药 铵梯炸药 铵梯 AT 铵梯油炸药 铵梯油 ATY 铵油类炸药 粉状铵油炸药 铵油粉 AYF 多孔粒状铵油炸药 铵油粒 AYL 膨化硝铵炸药 铵油膨 AYP 乳化铵油炸药 铵油乳 AYR 铵松蜡炸药 铵松 AS 铵沥蜡炸药 铵沥 AL 含水炸药 浆状炸药 浆状 JZ 水胶炸药 水胶 SJ 乳化炸药 乳化 RH 粉状乳化炸药 乳化粉 RHF 其它 太乳炸药 太乳 TR 粒状粘性炸药 粘粒 NL 液体炸药 液□1 Y□1 1 液体炸药的简称汉字和代号根据液体炸药的主要成分来确定，例如以硝酸肼为主要成分的液体炸药，其简称为“液肼”，其代号为“YJ”。 第二节 铵梯类炸药 铵梯类炸药包括铵梯炸药（ammonite）和粉状铵梯油炸药（ powdery AN-TNT-FO explosive）。铵梯炸药是指以硝酸铵和梯恩梯为主，加入可燃剂（如木粉）等组成的混合炸药。铵梯油炸药则是以硝酸铵为主要成分，加入梯恩梯、木粉、复合油相以及复合添加剂（或该性剂）等原材料制成的工业混合炸药。铵梯油炸药是一种新型的工业炸药，是铵梯炸药向无梯化过渡的一个重要品种。本节重点介绍铵梯炸药。 一、铵梯炸药的组分与作用 1. 氧化剂（oxidizer）在混合炸药中能提供氧的物质。铵梯炸药中的氧化剂是硝酸铵。 硝酸铵（ammonium nitrate）是铵梯炸药的主要成分，其分子式为NH4NO3 , 相对分子质量为80，氧平衡为20，熔点为169.6℃，硝酸铵的堆积密度决定于颗粒度，一般粉状硝酸铵为0.80～0.95g/cm3，多孔粒状硝酸铵为0.75～0.85 g/cm3。常温常压下，纯净硝酸铵是白色无结晶水的结晶体，工业硝酸铵由于含有少量铁的氧化物而略呈淡黄色。硝酸铵可以制成多种形状，工业炸药中一般用粉状、粒状和多孔粒状硝酸铵。硝酸铵可用缩写代号AN来表示。 硝酸铵吸湿性强，吸湿后易结块和硬化。硝酸铵的吸湿性和结块性对铵梯炸药的爆炸性能有着显著的不良影响，限制了铵梯炸药的存放时间和使用条件。 硝酸铵是一种钝感的弱爆炸性物质，其撞击感度、摩擦感度和射击感度均为零。硝酸铵的爆轰感度很低 ，除有坚固的金属外壳外，一般不能用雷管或导爆索起爆，而需采用强力的起爆药柱。在完全爆轰的条件下，硝酸铵的爆热为1612kJ/kg，爆温1100～1360℃，比容980L/kg；密度为0.75～1.10g/cm3时，硝酸铵的爆速为1100～2700m/s；硝酸铵的作功能力为180mL，猛度1.2～2.0mm, 爆压3.6GPa；干燥磨细硝酸铵的临界直径为100mm（钢筒）。 硝酸铵与硫磺、硫铁矿、酸、过磷酸钙、漂白粉和粉末金属（特别是锌）作用时，分解析出有毒的氢氧化物和氧，所析出的氧可以引起燃烧而导致火灾；在密闭和高温情况下，可由燃烧转变为爆炸。在潮湿条件下，硝酸铵与铜作用后生成安定性很差的亚硝酸盐。而这些亚硝酸盐与叠氮化铅的感度和猛度属同一等级。硝酸铵与铝、铁、锡等不起作用，所以在硝铵类炸药的生产中可使用铝、锡等金属制造的设备和工具。 2. 敏化剂（sensitizer）用来提高混合炸药的起爆或爆轰感度的物质。铵梯炸药中的敏化剂是梯恩梯。 梯恩梯，学名三硝基甲苯（2，4，6-Trinitrotoluene），代号TNT，分子式为C6H2CH3（NO2）3或C7H5N3O6，相对分子质量为227。梯恩梯一般呈淡黄色鳞片状晶体，晶体密度1.66 g/cm3，晶体堆积密度0.91.0 g/cm3，熔融梯恩梯密度1.464 g/cm3（81℃）。纯梯恩梯的熔点80.65℃。梯恩梯的吸湿性很小，难溶于水，易溶于甲苯、丙酮和乙醇等有机溶剂中。梯恩梯的热安定性很高，在常温下储存20年无明显变化。梯恩梯能被火焰点燃，在密闭或堆量很大的情况下燃烧，可以转化为爆炸。梯恩梯有毒，它的粉尘、蒸汽主要是通过皮肤进入体内，其次是通过呼吸道。长期接触梯恩梯有可能中毒。 梯恩梯的爆炸性质与许多因素有关。通常条件下，撞击感度4～8，摩擦感度为0，爆发点为290～300℃，作功能力285～30mL，猛度16～17mm。密度为1.21 g/cm3时，爆速4720m/s；密度为1.62 g/cm3时，爆速6990 m/s。爆热3810～4229kJ/kg，比容750～770L/kg。 3. 可燃剂（combustible material）又称还原剂，指混合炸药中被氧化的物质。可燃剂的作用是调节炸药的氧平衡和增加反应时的放热量和爆生气体量，提高炸药的做功能力。粉状铵梯炸药中用作可燃剂的成分有梯恩梯和木粉。铝粉、碳粉、柴油等也可用作可燃剂。 4. 抗水剂（water resisting agent）能降低混合炸药水溶性的物质。常用的抗水剂是沥青、石蜡、松香等物质。 5. 疏松剂（loose agent）能改善硝酸铵的结块性，减缓铵梯炸药结块速度的物质。铵梯炸药中常用干燥的木粉（20目至40目）作疏松剂，也可用甘蔗渣粉、棉籽饼粉等代替。 6. 消焰剂（flame-depressant ）又称阻化剂，能缩短煤矿许用炸药爆炸时产生的火焰长度和火焰持续时间，降低其爆热和爆温，并能对瓦斯和煤尘的氧化反应起负催化作用的物质。常用的有氯化钠（食盐）、氯化钾、氯化钙等。 硝酸铵、梯恩梯、木粉是铵梯炸药的基本成分，沥青、石蜡、食盐等成分根据炸药的使用要求进行添加。工业粉状铵梯炸药的组成和交验时的性能应符合表22的要求。 铵梯炸药在我国是一种用量最大，使用最为广泛的工业炸药。但是，由于铵梯炸药中含有严重影响人体生理机能的梯恩梯成分，特别是因为梯恩梯的生产会带来严重的环境污染，国际上，特别是在一些发达国家，含梯恩梯工业炸药的产量正在逐年减少。 二、铵梯炸药的包装 工业粉状铵梯炸药有药卷和散装两种包装形式。 1. 药卷规格 药卷分为三种规格，其外径分别为32mm、35mm、38mm。相应的药卷质量有100g、150g、200g三种。其中150g重的药卷最为常用。药卷规格也可根据用户需要，由供需双方商定。煤矿用的药卷表面涂以蓝颜色或蓝色带。 2. 散装包装 工业粉状铵梯炸药装于内衬不少于三层纸袋和一层吹塑薄膜袋的编织袋（或麻袋）中。每件炸药净重不超过40kg。 第三节 铵油系列炸药 铵油系列炸药包括粉状铵油炸药、多孔粒状铵油炸药、膨化硝铵炸药、乳化铵油炸药、铝化铵油炸药、铵沥蜡炸药和铵松蜡炸药。铵油系列炸药的原料来源丰富、不含对人体危害严重的梯恩梯且加工简便，故售价普遍低于其它工业炸药，因此又称作无梯硝铵炸药或廉价炸药。 一、 粉状铵油炸药的组分 粉状铵油炸药（ammonium nitrate fuel oil mixture 简写为ANFO），简称铵油炸药是由硝酸铵和燃料油组成的一种硝铵类混合炸药（有时加入木粉）。铵油炸药是一种最简单、最廉价的混合炸药。铵油炸药主要由以下成分组成。 1. 氧化剂铵油炸药采用粉状硝酸铵作氧化剂。 2. 可燃剂可以作为铵油炸药可燃剂的燃料油主要有柴油、机油和一些矿物油，其中柴油是最好的燃料油。由于柴油在低温时易凝固，通常在寒冷季节选用凝固点低的冬季用柴油，或者采用柴油和煤油的混合油。 3. 疏松剂很多铵油炸药的配方中都采用木粉作疏松剂。木粉不仅可以提高炸药的吸油能力，同时也是可燃剂，起到调节炸药氧平衡的作用。 根据不同的需要，还可在铵油炸药中添加各种附加成分，如添加铝粉（镁粉）和石蜡等就可以制备出爆炸威力和能量都比较高的铵铝油炸药。表2－3列出了几种铵油炸药的组成和性能。 2－3常用铵油炸药的组成及爆炸性能 组成和性能 岩石铵油 炸药 露天铵油 炸药 铝化铵油 炸药 2号煤矿铵油炸药 普通铵油 炸药 组成 （） 硝酸铵 92 91 83 78.2 94 木粉 4 6 1.8 3.4 柴油 4 3 2.7 3.4 6 石蜡 2.5 铝（镁）粉 10 食盐 15 性能 殉爆距离（cm） 5 4 10 3 猛度（mm） 12.2 10.1 16.0 11.4 29.5① 作功能力（mL） 234 爆速（m/s） 3305 3443 3500 3269 3570② 注 ① 用50g 2号岩石炸药作为传爆药柱，炸药装在φ40mm钢管中测得的铅柱压缩值。 ② 用导爆索法在φ40mm钢管中的测定值。 由于普通铵油炸药（硝酸铵94，柴油6）不具有雷管感度，在无约束条件下不能用1发8号雷管可靠起爆，一些国家把这类不具有雷管感度的铵油炸药称作铵油爆破剂（ANFO blasting agents）。需要指出的是添加木粉的铵油炸药，只要配比合适，是可以具有雷管感度的，如抚顺矿务局十一厂生产的铵油炸药（硝酸铵89.5，柴油8.5，木粉2）用直径35mm的纸筒装药，殉爆距离可达3cm ，但为可靠起见，在一些大的爆破工程中仍使用起爆药柱起爆具有雷管感度的铵油炸药。 二、影响铵油炸药爆炸性能的因素 图2-1柴油含量与铵油炸药爆炸性能的关系 （a）柴油含量与氧平衡、有毒气体量、爆热的关系；（b）柴油含量与爆速的关系； （c）柴油含量与作功能力的关系；（d）柴油含量与猛度的关系 铵油炸药的爆炸性能与含油率、水分含量、药柱直径、炸药的约束条件、炸药密度、硝酸铵的粒度、柴油和木粉的质量、混制情况和使用条件等因素有关。 当含油率使氧平衡为零或接近于零时，炸药爆炸生成的有毒气体量最小，爆热、爆速、作功能力和猛度最大（图2－1）。炸药爆速随着水分含量的增大而降低，直至不能正常爆轰（图2－2）。药柱直径是影响铵油炸药爆速的一个重要参数（图2－3）。施加给药柱的约束条件越强，或者说包裹药柱的外壳越坚固，则炸药的爆速越大（图2－4）。铵油炸药的临界直径与炸药的约束条件和装药密度有关，当炮孔中散装炸药的密度为0.8g/cm3时，临 界直径在25mm左右，当炸药密度增大到1.15g/cm3时，临界直径则增大到75mm，当密度大于1.2g/cm3时，铵油炸药就不能有效地爆轰，甚至不能起爆。形成爆炸的高速化学反应首先是从炸药颗粒的表面开始的，所以硝酸铵的粒度越小，比表面积越大，越有利于爆炸过程的进行；同时，比表面积增大使有效吸油面积增大、吸油率升高。因此硝酸铵越细，越有助于提高铵油炸药的爆炸能力（图2－5）。 三、铵油炸药的特点 1. 铵油炸药的优点 （1） 原料丰富、价廉易得。与铵梯炸药相比，铵油炸药的费用降低了35～45。 （2） 组分简单、制备容易。既可在工厂生产，也可用混装车或人工方法在现场混制。 （3） 不含严重影响人体生理机能的梯恩梯，炸药的生产过程无环境污染。 （4） 对冲击、火焰钝感，使用安全。 鉴于上述优点，铵油炸药在铁路建设和矿山工程中，特别是露天大爆破中大量使用。 2. 铵油炸药的缺点 （1） 临界直径一般大于50mm，起爆感度低，通常需用传爆药柱或自制的起爆体引爆。 （2）单位体积爆破威力小于铵梯炸药。铵油炸药的密度在0.8～1.0g/cm3之间，若加大炸药密度则爆速急剧下降，甚至不能正常爆轰。 （3） 不抗水，贮存期短。不适合潮湿、有水的爆破环境，长期贮存会出现渗油、结块和硬化现象，爆炸性能下降。 （4） 爆炸产物中有害气体含量大，一般不用于地下工程。 （5） 气动装药时会产生积聚静电，存在事故隐患。 四、多孔粒状铵油炸药 由多孔粒状硝酸铵和燃料油组成的炸药称作多孔粒状铵油炸药（porous prilled AN explosive）。 多孔粒状硝酸铵是一种高孔隙率的硝酸铵颗粒。其堆积密度为0.75～0.85g/cm3，孔隙率一般在0.45cm3/g以上。由于多孔粒状硝酸铵的孔隙率和吸附燃料油的有效表面积比较大，所以其吸油率比普通硝酸铵大得多。多孔粒状硝酸铵的颗粒较大，且颗粒内部的孔隙中吸附有燃料油，所以用它混制出的多孔粒状铵油炸药不仅具有良好的流散性（便于人工和机械化装药），同时其吸湿性、结块性和贮存性能也得到了改善。多孔粒状铵油炸药比用粉状硝酸铵制得的铵油炸药的起爆感度低。 多孔粒状硝酸铵以其较高的吸油能力和良好的流散性而在铵油炸药的生产中得到广泛的应用。多孔粒状铵油炸药中硝酸铵与燃料油（通常用柴油）的配比为94.5∶5.5。 五、膨化硝铵炸药 膨化硝铵炸药（expanded AN explosive）是以膨化硝酸铵、复合油和木粉等混合制成的工业炸药。 膨化硝酸铵是在表面活性剂作用下，采用真空析晶工艺制得的。其比表面积为1454.57 cm2/cm3 （或3328.54cm2/g），比普通硝酸铵增加了近4倍。膨化硝酸铵颗粒中布满了微细小孔，其松散密度仅为多孔粒状硝酸铵的1/4。当膨化硝酸铵与燃料油及木粉混合时，组分间具有更大的接触面积，混合体中含有更多的“热点”源，因而具有良好的爆炸性能，可用8号雷管直接起爆。 六、重铵油炸药 图2-6 不同类型重铵油炸药的配比与性能 重铵油炸药（heavy ANFO）是由乳化基质和多孔粒状铵油炸药按不同比例组成的工业炸药，又称乳化粒状炸药或乳化铵油炸药（emulsion/ANFO combination）。在这种物理掺和物中，乳胶基质的重量比例可由0变化为100，多孔粒状铵油炸药的比例则相应由100变化为0。掺和物的性能随着两种组分的重量比例和乳胶基质本身的特性的不同而变化，图2-6表示了这种变化关系。 重铵油炸药与铵油炸药相比，具有能量密度大、使用感度高、抗水性强、生产工艺简单便于机械化混制和装药等优点。成本低于铝化铵油炸药。 七、铝化铵油炸药 由于铵油炸药的密度较低，其单位体积所能释放的爆炸能量也较低。为了提高铵油炸药的威力，可以在铵油炸药中加入适量的铝粉组成所谓的铝化铵油炸药（ALANFO）。当铝粉的添加量较小时，铝化铵油炸药爆炸时产生如下的化学反应 2Al＋3NH4NO3→3N2 6H2O Al2O 6897 J/g （21） 当铝粉的添加量增大到一定比率时，铝化铵油炸药的爆炸反应方程式变为如下形式 2Al＋NH4NO3→N2 2H2 Al2O3 9614 J/g （22） 铝粉合适的添加比率为13～15，当铝粉的添加量超过25时，就会造成炸药能量利用率的降低。 七、铵沥蜡炸药和铵松蜡炸药 铵沥蜡炸药（AN-asphalt-wax explosive）是以硝酸铵为主，加入适量木粉和少量沥青、石蜡等组成的炸药。铵松蜡炸药（AN-rosin-wax explosive）则是指以硝酸铵为主，加入适量木粉和少量松香、石蜡等组成的炸药。这两种炸药的特点是用沥青、石蜡、松香等憎水性物质代替了铵油炸药中的柴油，抗水性能较铵油炸药有明显改善，能用8号雷管直接起爆，产生的有毒气体含量较铵油炸药少。 铵沥蜡炸药和铵松蜡炸药的制造工艺较铵油炸药复杂，但贮存期比铵油炸药长，宜于在炸药厂内批量生产。 第四节 浆状炸药与水胶炸药 浆状炸药（slurries）是将可燃剂和敏化剂分散在氧化剂（以硝酸铵为主，通常可加入其它硝酸盐等）的饱和水溶液中，经稠化或再经交联后制成的一种水包油型（O/W）凝胶状炸药。水胶炸药（water gel explosive）则是指以硝酸甲胺（也称甲胺硝酸盐）为主要敏化剂的浆状炸药。GB 18094-2000水胶炸药采用的定义为水胶炸药是以硝酸甲胺为主要敏化剂，加入氧化剂、密度调节剂等材料，经溶解、混合后，悬浮于有胶凝剂的水溶液中，再经化学交联而制成的一种凝胶状的工业炸药。水胶炸药是浆状炸药发展和改进的产物。两种炸药的组分基本相同，主要区别在于敏化剂的不同。 一、 浆状炸药和水胶炸药的组成 浆状炸药和水胶炸药同属一类多组分的复杂的化学体系。主要由氧化剂水溶液、敏化剂、可燃剂、胶凝剂和交联剂以及一些特殊添加剂等组成。 1. 氧化剂 以硝酸铵为主，含量约为40～60，还可加入硝酸钠、硝酸钙作为辅助氧化剂。硝酸钠是在水胶炸药和浆状炸药中被广泛采用的一种辅助氧化剂，其用量一般约占炸药总量的10～20。 2. 水 水是这类炸药中特有的基本组分，其含量一般为炸药总重量的8～20。作为浆状炸药的填充剂，水具有以下优点 ⑴ 提高了炸药的密度和爆速。由于炸药的主要组分──硝酸铵、硝酸钠溶于水，颗粒间的空隙能够充满硝酸盐水溶液，从而使炸药的密度大大提高。在炸药体系中，水与其它组分紧密接触，成为传播爆轰的连续性介质，因而在一定范围内可使炸药的爆速增加。 ⑵ 使炸药在物理形态上具有流变性，在爆炸性能上具有稳定性。水的存在使这类炸药具有较好的流变性，能密实地填充炮孔空间，提高偶合作用，改善爆破效果。其次，水和胶凝剂、交联剂一起构成具有粘弹性的凝胶体系，使炸药各组分均匀地分散于其中，防止了固液分离，保持了炸药性能的相对稳定性。 ⑶ 使炸药具有抗水性。粘弹性凝胶体具有包覆作用，这种作用既能阻止外部水的渗入，又能防止硝酸铵等可溶性组分向水中扩散或被水沥滤。因而，水是使浆状炸药和水胶炸药具有抗水性的重要组分。 ⑷ 提高了炸药的安全性。水的热容量较大，蒸发时要吸收2553J/g的蒸发潜热。水使浆状炸药和水胶炸药的敏感度降低，大大提高了炸药的安全性，为这类炸药的现场混制和装药机械化创造了条件。 水是影响浆状炸药和水胶炸药爆炸性能的重要因素之一。其含量多少不仅影响爆炸性能，而且影响炸药的物理状态、抗水和耐冻性能等。 3. 敏化剂浆状炸药和水胶炸药的敏化剂一般可分为两类 ⑴ 炸药敏化剂。用梯恩梯、硝酸甲胺等炸药作为敏化剂的称为炸药敏化剂。其中硝酸甲胺是水溶性敏化剂，同时也是可燃剂。由于它在炸药中呈溶液状态，使氧化剂与可燃剂均匀紧密结合，有利于爆轰的激发和传递，从而使炸药的爆轰感度大大提高。 ⑵ 非炸药敏化剂。用金属粉、非炸药型可燃剂、气泡等作为敏化剂的称为非炸药敏化剂。其中常用的金属粉是铝粉和镁粉。铝粉的使用最为普遍，含量一般为15左右。在浆状炸药和水胶炸药中引入敏化气泡的方法有三种一是加入膨胀珍珠岩粉、空心玻璃微球等含有气泡的多孔性物质微粉；二是加入亚硝酸盐等化学发泡剂；三是直接用机械方法将气体充入并溪流吸留在体系中。引入气泡也可起到调节含水炸药密度的作用。 4. 可燃剂常用的有梯恩梯、硝酸甲胺、铝粉、柴油、煤粉、石蜡和硫磺粉等。随着敏化技术的发展，许多原来只是一些可燃剂的物质，在特定的条件下又都可作为敏化剂。在目前的浆状炸药和水胶炸药中，很难将敏化剂与可燃剂严格区别开来。 5. 胶凝剂（gelling agent）指能在氧化剂盐类水溶液中溶胀，使浆状炸药体系形成凝胶的物质。又称稠化剂或增稠剂。胶凝剂是决定浆状炸药和水胶炸药的物理化学性能、流变特性、储存性能、抗水性能、乃至爆炸性能的一个重要因素。常用的胶凝剂是一些易在水或氧化剂饱和水溶液中溶胀水合的植物胶（如田菁胶、古尔胶、槐豆胶等）和合成聚合物（如聚丙烯酰胺等）等。 6. 交联剂（crosslinking agent）使胶凝剂分子进一步键合为网状体型结构因而形成稳定凝胶的物质。浆状炸药胶凝体系的质量好坏不仅取决于胶凝剂，而且与交联剂的种类、数量和添加时机密切相关。常用的交联剂有焦锑酸钾、硼砂、重铬酸盐等。 7. 其它添加剂主要有用来降低炸药冻结温度的抗冻剂（如乙二醇和甲酰胺等）、抑制结晶生长或使结晶生长过程发生变化的晶形改性剂（如甲基萘磺酸钠、十二烷基磺酸钠）和控制炸药凝胶体系形成速度的交联抑制剂（如草酸、草酸盐、柠檬酸）等。 二、 浆状炸药和水胶炸药的抗水性 所谓炸药的抗水性，实质上就是只防止和最大限度地减少炸药组分中硝酸铵、硝酸钠等可溶性组分在外部水中的溶解，和防止外部水分渗入炸药内部，以保证炸药的爆炸性能不致变化。浆状炸药和水胶炸药具有良好抗水性能的原因主要有以下两点 1. 浆状炸药和水胶炸药所用的胶凝剂是线性高分子化合物（或混合物），当其遇水溶胀水合后与交联剂作用形成体型网状结构。在这种结构中，未溶解的氧化剂盐类和敏化剂等固相组分处于由网络结构产生的彼此隔离的各个“小巢穴”内，并被连续的水凝胶介质所包围，一方面保证各组分均匀分布而不致分层离析，另一方面形成了对炮孔中水起隔离作用的保护膜，使水既不易侵入，同时盐类也不易溶失。 2. 浆状炸药和水胶炸药同属一类高密度的连续凝胶体系，具有相当大的内聚力和抗渗透能力，交联后的胶凝剂分子间存在着较强的吸引力，水难以向这种凝胶体系内渗透。 表2－4水胶炸药的性能指标（MT 65-1995） 项 目 非许用水胶炸药 煤矿许用水胶炸药 一级 二级 一级 二级 三级 外观 药卷封口严密，无裂口和脱水现象 炸药密度（g/cm3） 标称值0.10 殉爆距离 cm ≥4 ≥3 ≥2 ≥2 ≥2 爆速 m/s ≥4200 ≥3200 ≥3000 ≥3000 ≥2800 猛度 mm ≥16 ≥12 ≥10 ≥10 ≥10 作功能力 mL ≥320 ≥260 ≥220 ≥220 ≥160 有毒气体量（L/kg） 符合MT60的规定 符合MT60的规定 安全度 ── 符合MT61的规定 撞击感度 发火率≤8 摩擦感度 发火率≤8 热感度 不得有燃烧和爆炸现象 使用保证期 （月） 12 9 注①标称值系指经批准的企业标准中规定的炸药密度标称值； ②为特殊爆破工程而设计的产品其爆炸性能可由供需双方协商确定。 三、 浆状炸药和水胶炸药的性能 浆状炸药和水胶炸药是一类优点十分突出的含水炸药（见第四节）。浆状炸药是美国犹他大学M．A．库克（Cook）教授和加拿大法南姆（Farnam）于1956年发明并开始使用的。我国从1959年开始研制浆状炸药，70年代中期开始研制水胶炸药，至今已形成一个独立的比较完整的生产体系。有岩石型、露天型和煤矿许用型三类水胶炸药，分别适用于不同的爆破作业中。表2－4列出了我国煤炭行业水胶炸药的性能指标。 第五节 乳化炸药 乳化炸药（emulsion explosive; emulsion）是通过乳化剂的作用，使氧化剂水溶液的微滴均匀地分散在含有空气泡或空心微球等多孔性物质的油相连续介质中而成的一种油包水型（W/O）的乳胶状炸药。 一、乳化炸药的组成 乳化炸药主要由形成连续相的可燃剂（油相材料）、形成分散相的氧化剂水溶液、密度调节剂、油包水型乳化剂和一些添加剂组成。 1. 可燃剂通常采用石蜡、凡士林、柴油等油相材料作可燃剂。在乳化剂的作用下，它与氧化剂水溶液一起形成油包水型乳化液。在乳化炸药体系中，油相材料构成乳化液的连续相，它将水溶性氧化剂盐包于其中，这样既防止了液液分层，又阻止了外部水的侵蚀和沥滤作用，从而使炸药具有良好的抗水性。油相材料还可以用来调整炸药的粘稠度以获得适宜的外观状态，同时对降低炸药的机械感度、改善炸药的安全性能起着重要的作用。 2. 氧化剂水溶液通常使用硝酸铵和硝酸钠的过饱和水溶液作氧化剂，形成乳化炸药的分散相（水相）。加入硝酸钠的主要作用是增大溶解度，降低氧化剂水溶液的析晶点。水含量对乳化炸药的密度和炸药性能有显著的影响，一般控制在8～16范围内。 3. 密度调节剂（density modifier）通常采用玻璃或树脂空心微球、膨胀珍珠岩、亚硝酸钠作密度调节剂，也可通过机械搅拌方法将气体吸留于乳化炸药体系中对炸药密度进行调节。 4. 乳化剂（emulsifying agent）乳化剂是指能使两种互不相溶的体系（例如一种为水相，另一种为油相）在乳化处理后形成稳定乳胶（或乳浊液）的物质。油包水型乳化剂是乳化炸药的关键组分，其含量通常只占炸药总重量的0.8～3.0，却直接影响着氧化剂水溶液与油相材料的乳化效率。是乳化炸药的关键组分。常用的油包水型乳化剂是司本80（失水山梨糖醇单油酸脂）。 5. 其它添加剂在乳化炸药的生产过程中，为控制硝酸铵等无机氧化剂盐的结晶，需加入晶形改进剂；为防止发生分层、变型和破乳现象，需加入乳胶稳定剂。对于较高等级的煤矿许用型炸药还需加入消焰剂。 二、乳化炸药的性能 乳化炸药是1969年6月3日由H. F. 布卢姆（Bluhm）在3447978号美国专利中首次公开的。1980年北京矿冶研究总院、阜新矿务局十二厂、抚顺矿务局十一厂等单位率先研制出了不同型号的乳化炸药，并很快形成了一个独立的、比较完整的抗水工业炸药体系。目前我国已有岩石型、露天型和煤矿许用型三大类多个品种、规格的乳化炸药，分别满足不同爆破作业的需要。表2-5列出了中国兵器工业总公司部标准WJ1989-90规定的乳化炸药性能指标。 三、含水炸药的特点 乳化炸药、水胶炸药和浆状炸药统称含水炸药（water-based explosive），含水量一般都在8～20范围内。含水炸药具有以下共同的优点 （1）抗水性强、密度高、体积威力大。适用于含水爆破环境，易沉入有水炮孔孔底。 （2） 摩擦、撞击、枪击感度和热感度大大低于铵梯炸药，可塑性好；使用安全，适合于现场混装机械化施工。 （3） 除浆状炸药外，乳化炸药和水胶炸药都具有较好的爆轰感度，可以用1发8号雷管直接起爆。 （4） 除浆状炸药外，乳化炸药和水胶炸药都具有沟槽效应小和传爆距离长的特点，能够很好地满足露天深孔爆破对传爆长度的技术要求。 （5）炸药成分、炸药密度及炸药的形态可在较大范围内进行调节。可以根据所爆岩体的性质和最小抵抗线（见第四章），在现场机械化混制出具有合适爆炸性能的炸药。 含水炸药的主要缺点是耐冻性差，使用时一般要求炸药温度在0℃以上。另外，我国含水炸药的包装水平还有待提高，一些厂家的乳化炸药采用纸卷包装，容易破包，给装药工作带来很多不便。 表2-5 乳化炸药主要性能指标（WJ1989-90） 项 目 岩石乳化炸药 煤矿许用 乳化炸药 露天乳化炸药 一级 二级 药卷密度 g/cm3 0.95～1.25 0.95～1.25 0.95～1.25 1.10～1.30 炸药密度 g/cm3 1.00～1.30 1.00～1.30 1.00～1.30 1.15～1.35 爆速 m/s ≥4500 ≥3000 ≥2300 ≥3000 猛度 mm ≥16 ≥12 ≥8 ≥12 殉爆距离 cm ≥4 ≥3 ≥2 ≥3 作功能力 mL ≥320 ≥260 ≥220 ≥260 撞击感度 发火率≤8 摩擦感度 发火率≤8 枪击感度 合格 热感度 合格 炸药爆炸后有毒气体含量 合格 煤矿许用炸药沼气安全性试验 合格 组分 与申请定型的配方组成相符 使用保证期（月） 6 6 4 4 注① 表内数字均为保证期内有效。 ② 炸药使用保证期自炸药制造完成之日起计算。 四. 乳化炸药与浆状炸药、水胶炸药的区别 a 乳化炸药 b 浆状炸药 图2-7 乳化炸药和浆状炸药生产流程图 乳化炸药与浆状炸药、水胶炸药相比，就其基本组成来说，没有本质的区别，但是各个组分在体系中所起的作用、体系的内部结构、外观形态和制备工艺则是迥然不同的。图2-7是乳化炸药和浆状炸药的生产流程示意图。 乳化炸药是以氧化剂水溶液为分散相，非水溶性组分为连续相构成的乳化体系，属于油包水型（W/O）。其抗水性是通过油包水的内部物理结构来获得的。乳化技术是乳化炸药生产过程中的关键技术。浆状炸药和水胶炸药则是以硝酸铵等无机氧化剂盐的水溶液为连续相，非水溶性的可燃剂、敏化剂（固体或液体）为分散相构成的胶凝体系，属于水包油型（O/W）的范畴。浆状炸药和水胶炸药的抗水性是通过粘弹性凝胶体对硝酸铵等可溶性组分的包覆作用来实现的。胶凝和交联技术是浆状炸药和水胶炸药生产过程中的关键技术。 第六节 其它工业炸药 一、硝化甘油炸药 硝化甘油炸药（nitroglycerine explosive）是指硝化甘油被氧化剂和可燃剂等吸收后组成的炸药，国外称代那买特（dynamite）。硝化甘油炸药是由阿尔弗雷德诺贝尔（Alfred B. Nobel）于1866年发明的。分为粉状硝化甘油炸药和胶质硝化甘油炸药（胶质炸药）两个系列。其中用爆炸油（硝化甘油和硝化乙二醇或硝化二乙二醇的混合物）代替单一硝化甘油时制出的品种称为难冻硝化甘油炸药。由92的硝化甘油和8的硝化棉（还含有少量抗酸剂）组成的炸药称为爆胶（blasting gelatin）,它是硝化甘油炸药中威力最大的一种炸药。 硝化甘油炸药具有爆炸威力大、起爆感度高、传爆性能好和抗水性能强等优点，因此自其诞生之日起就统治工业炸药长达一个世纪。但是硝化甘油炸药同时也存在着机械感度高、加工和使用不安全、抗冻性差、易渗油和老化、生产成本高等缺点。随着工业炸药的发展，特别是本世纪60年代含水炸药的出现，硝化甘油炸药正逐渐被取代。 二、煤矿许用炸药 凡是允许在有瓦斯和可燃性煤尘爆炸危险的矿井中使用的炸药称为煤矿许用炸药（permissible explosive ）。当铁路隧道通过煤系地层时，必须根据瓦斯等级使用相应安全等级的煤矿许用炸药。煤矿许用炸药的特点是对爆温、爆热、爆炸产生的火焰长度及持续时间、爆炸产物中的有害气体及灼热固体颗粒等都有严格的限制。煤矿许用炸药主要有以下几种 1. 添加惰性消焰剂的炸药常用的惰性消焰剂是氯化钠（食盐）和氯化铵，用来吸收热量，降低爆温，并抑制瓦斯的链锁反应。目前，我国使用的煤矿许用炸药主要是添加食盐的硝酸铵系列炸药。 2. 被筒炸药（sheathed explosive）以煤矿许用炸药为药芯，外面包有由消焰剂（氯化钠、氯化钾等）做成的被筒而制成的安全性等级比原来药芯炸药高的煤矿许用炸药。 3. 当量型炸药（equivalent to sheathed explosive）是指将被筒用的惰性盐适量地混入硝化甘油炸药中而制成的安全性等级与被筒炸药相当的煤矿许用炸药。 4. 离子交换型炸药（ion-exchange explosive）指含有离子交换盐对（氯化铵和硝酸铵；或氯化铵和硝酸钾）和硝化甘油的煤矿许用炸药。在爆炸反应时，盐对进行离子交换反应，生成起消焰作用的氯化钠或氯化钾微粒。 NH4Cl NaNO3（KNO3）→NaCl（KCl）NH4NO3125.4（123.73） kJ/mol ↓ 2H2O N2 0.5O2 这一反应具有选择性（即在炮孔受损或无约束的危险情况下，这一反应不会发生），因而这类炸药具有较高的安全性。 三、太乳炸药 太乳炸药（PETN-latex flexible explosive）又称塑B炸药，是一种以太安为主要成分，加入适量胶乳等混合制成的炸药。外观呈红紫色。弹性好，可切割，抗水性强，是一种塑性炸药，主要用于爆炸压接和爆炸焊接等。 四、粒状粘性炸药 粒状粘性炸药（sticky prilled explosive）是以多孔粒状硝酸铵、粉状硝酸铵为主要成分，加入梯恩梯、其它附加物和少量水混合制成的。外观为松散的浅黄色粘稠粒状均