装药器中低压输送乳胶基质的安全性能试验

潘方河

（湖南长斧众和科技有限公司， 湖南 长沙 410012）

0 引 言

在散装小直径乳化炸药装药器项目中，乳胶基质需要在常温、最大工作压力（3.0MPa）条件下被输送30m。在3.0MPa下输送，除了选用合适的机械、计量设备，基质自身的稳定性是必须考虑的问题，可主要从基质是否破乳和基质可不可能爆炸两个方面考虑输送的安全性。

一般在化工行业，对压力的分类是：低压0.1 MPa≤P＜1.6MPa；中压1.6MPa≤P＜10MPa；高压10MPa≤P＜100MPa；超高压P≥100MPa。装药器输送乳胶基质属于中低压。通过试验，监测了乳胶基质的输送安全性，检测各运行参数（如温度、压力和发泡效果），最后测试输送后乳化炸药的爆炸性能。

1 起爆压力实验结果

1.1 压力对基质破乳的影响

根据显微镜观察，乳化基质粒子分布均匀，直径一般在1μm以下，少数为2～3μm，粒子内相直径为0.6～1.5μm，外相厚度为0.1～0.2μm［1］。

由爆炸化学可知，当炸药密度达到临界值时，炸药拒爆。拒爆主要是由于没有足够的热点，激波不能被传播。本文所述乳胶基质采用化学发泡，微小的空气泡是热点源。

在常温下（0℃～50℃）温度不会造成基质破乳，但必须考虑压力对基质破乳的作用，若破乳，炸药将不会起爆。

1.2 爆炸实验及爆炸事故分析

1.2.1 轻气炮实验

从表1可发现，在相同作用时间下，气泡敏化的乳化炸药的起爆压力小于玻璃微球敏化的乳化炸药，而乳胶基质最高压力达6.05GPa时仍不能起爆。

表1 轻气炮实验结果

1.2.2 隔板实验装置试验

由表2可知，乳化炸药可在超过2GPa的冲击波压力下起爆。

表2 炸药样品的不同状态所对应的冲击波强度／GPa

据实验结果［2］，乳化炸药的密度在某个值（大约1.10～1.15g／cm3）时，冲击波感度最大，此时起爆所需压力最小。

密度越大，对应的起爆压力越小。例如，在1.20 g／cm3密度下，压力小于2.3GPa时，炸药全不爆炸。

1.2.3 乳化炸药工厂爆炸事故分析

乳化炸药是高安全性能炸药，国内乳胶基质使用过程很安全，但也有少许事故案例。主要爆炸的设备是乳化器，也有少部分螺杆泵［3］。装药器使用螺杆泵输送乳胶基质，也有类似的爆炸危险。通过对某些爆炸事故的分析发现：

（1）凡是过流爆炸物的设备，都有可能发生爆炸；

（2）摩擦热积累的热爆炸是设备发生爆炸的根本原因。

2 现场实验结果

在新邵云峰水泥厂采石场进行露天深孔装药试验，装药过程安全顺利，爆破效果良好。

2.1 试验设备、工具、材料及配方

（1）设备。散装小直径乳化炸药装药器1台（履带式底盘）；Φ19mm输药管50m、静态混合器；托运货车1辆。

（2）工具。60kg电子秤1台、500g药物天平1台、数显温度计1支、塑料桶80个（含内袋），常用机电维修工具。

（3）乳胶基质配方［4］。乳胶基质配方及其生产工艺见表3和表4，基质经冷却后直接装入桶内待用，装车79桶。

表3 炸药基质配方

表4 炸药基质生产工艺参数

（4）敏化剂配方如下：

2.2 新邵采石场现场试验

用卡车将装药器、炸药基质（120kg）并发泡剂等材料运达新邵采石场，装填露天采场炮孔（Φ38 mm，深4m）。爆破现场作业区地面极其不平整、炮孔分布不紧凑，输送距离大。装药器工作参数见表5。

表5 装药器现场工作参数

2.3 50m输药管小药量输送试验（基质温度20℃）

试验数据见表6～表8。

表6 试验数据

表7 试验数据

2.4 高产能输送试验［5］

因螺杆泵额定功率很大，为提高其利用效率，也为满足更多实际应用的要求，对装药器进行扩大输药装药产能试验，工作压力处于中压区间（1.6 MPa≤P＜10MPa）。试验数据见表9。

2.5 基质模拟高温敏化试验

表8 试验数据

表9 高产能实验结果

螺杆泵出口连40cmΦ19mm管接静态混合器，不加B剂，外相为A剂，螺杆泵频率为30Hz，装药系数0.91kg／Hz·min，基质密度1.37g／cm3，基质温度80℃～90℃，自动延时1s，设定单孔装药量3 kg，试验数据见表10。

表10 高温敏化模拟试验数据

敏化炸药由Φ90mm塑模取出手工装入Φ32 mm纸筒，测试爆速和殉爆，都有雷管感度。

2.6 武冈云峰水泥厂采石场进行露天深孔装药试验

在武冈云峰水泥厂采石场进行露天深孔装药试验，装药过程顺利，爆破效果良好，达到甚至超过预期目标要求。

2.6.1 装药参数

按每个炮孔装100kg药量，敏化前密度1.32 g／cm3、发泡后密度1.1g／cm3，计算出不同孔径对应的装药高度见表11。

表11 装药高度

装药器现场装药2050kg；爆破岩石有效体积4590m3，炸药单耗q＝0.45kg／m3。

2.6.2 爆炸效果

由于实现了连续耦合装药［6］，获得了较高的装药密度，装药高度较小，单孔炸药能量远高于不耦合装药，爆破效果超出目标要求。

3 结 论

（1）装药器输送乳胶基质的工作压力为0.1～3 MPa，属于中低压输送。

（2）装药器装药过程安全，没有燃烧、爆炸事故发生。

（3）经装药器装到炮孔中的乳化炸药没有破乳，性能达到要求，爆破效果良好。

（4）螺杆泵运转中的摩擦集热有可能引爆乳胶基质，所以装药器在工作过程中要特别注意减少、消除摩擦，并及时有效地将产生的热量散失出去。

［1］ 汪旭光.乳化炸药［M］.北京：冶金工业出版社，2008.

［2］ 宋锦泉.乳化炸药爆轰特性研究［D］.北京：北京科技大学，2000.

［3］ 熊代余，李国仲，史良文，等.BCJ系列乳化炸药现场混装车的研制与应用［J］.爆破器材，2004，33（6）：12－16.

［4］ 付启先，李悟初.乳化炸药化学发泡技术及其改进［J］.矿业研究与开发，1997，17（4）：61－63.

［5］ 查传钰.多孔介质中液体的扩散系数及其测量方法［J］.地理物理学进展，1998，13（2）.

［6］ 唐晓丽，冉隆文，黄寅生.乳化炸药节能型工艺探索［J］.爆破器材，2007，36（5）：8－12.