乳化炸药敏化技术探讨与应用

吴文正 （重庆顺安爆破器材有限公司 400713）

一、乳化炸药敏化的目的及引入气泡的方法

常温下很难用雷管引爆密度较高的乳胶，敏化技术就是通过各种方式给乳化炸药基质引进微小气泡，并使气泡按照一定的大小及数量均匀分布，在一定时间周期内保持必要的稳定性，防止气泡的集聚和逃逸。按照炸药起爆的灼热核理论，乳化炸药里均匀分布的微小气泡，在外界起爆能的强力作用下被绝热压缩并经过能量转换和传递，从而激发乳化炸药爆炸。

乳化炸药必须含有气泡以使该炸药具有较好的爆轰感度。通常引入气泡有两种：物理敏化、化学敏化。另外还可以用炸药作为敏化剂，其中物理敏化包含机械充气和气泡载体两种方法。

二、药剂敏化法

药剂敏化法是用猛炸药和敏感成分使乳化炸药的感度提高，其大致分为两类：添加猛炸药和添加敏感成分。可以添加猛炸药的药剂敏化法，一般是利用常用的类似TNT、RDX、PETN等单质炸药。添加单质炸药后的乳化炸药起爆感度和稳定性都很好，最主要是加工工艺也相对简便。单质炸药自身也有缺陷，单质炸药感度高，给生产和运输带来了极大的隐患；单质炸药的价格都比较高，也使得炸药成本相应增高，另外单只炸药跟爆炸物的威力相同，可以直接对人产生危害，对地下水也会造成污染，并且爆炸的时候会产生有毒气体，这也是一个不能适用于工业炸药的一个重要原因。

添加敏感成分的药剂敏化法一般选用碱金属、碱土金属或氨的氯酸盐作为敏感成分。一定程度上，这个方法可以对炸药起到敏化作用，不过这个方法也有缺陷，缺陷在于所使用的氯酸盐和高氯酸盐都有较高的感度，这样的话对于乳化炸药的生产是一个很大隐患，所以政府在很早时候就明文禁止氯酸盐、高氯酸盐这些物质在制作乳化炸药的时候使用。

三、物理敏化法

物理敏化包含机械充气和气泡载体两种方法。对于气泡载体的基本要求是：比较低的容重，合适的粒度和相应好的耐油稳定性。与吸溜气体和化学发泡法相比，这种方法敏化的乳化炸药能承受相应高的外界压力，而不致钝感，因此，空心玻璃微球或树脂空心微球、珍珠岩颗粒在早期的乳化炸药中是一类非常有效的密度调节剂。

（1）、利用空心玻璃球的敏化方法

空心微珠是封闭的球体，因为其表面经过特殊处理，所以能够稳定保持一定的气体在基质里边，其导热点较低、质地比较轻，而且它的强度很好而且化学稳定性也很好，其具备亲油、憎水性能，易分散于乳胶基质中不太受外界的影响。所以把它作为乳化炸药的敏化剂是再合适不过了。但是其成本太高也制约了其使用的广泛程度。

（2）、采用膨胀珍珠岩的敏化方法

膨胀珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩经破碎，预热焙烧而成的一种白色多孔性,颗粒状松散物料。膨胀珍珠岩夹带气泡敏化受外界影响小，产品质量稳定；加入后药体硬度大，成形好，易装药；敏化气泡抗压性能好，杜绝了炮孔较深时产生的拒爆、爆后燃烧等现象，所以他的应用范围也比较广。但是珍珠岩自身体积大，易吸潮、破碎、运输、保存费用大；对环境有粉尘污染，对操作者身体有危害；原材料成本比化学敏化高等缺点。

衡量珍珠岩质量的重要参数是堆积密度，与珍珠岩的组分和粒度有关。随着珍珠岩堆积密度的增加，它的有效利用率、炸药的猛度、爆速和殉爆距离都有所增大，膨胀珍珠岩敏化乳化炸药贮存性能测试结果见1

（3）、机械充气法

机械充气法通常是指在乳化炸药混制的过程中，通过机械搅拌或者其他方法将空气、氮气、二氧化碳、氧化亚氮、气态碳氢化合物等截留于乳化炸药中，形成均匀分布的微小气泡。

这一方法的中乳化炸药的气泡是在不断搅拌下形成的。由于气泡微小，分布均匀而且数量多，所以在外界作用下可以形成高质量的微小灼热点，有效的提高重启乳化炸药的爆轰感度，让炸药的爆炸威力可以充分的发挥出来。但这个方法对于乳化基质的要求高，因为外相粘度小、熔点低，其油膜强度低，难以阻止过饱和氧化剂盐类的凝聚，而且在搅拌过程中搅拌浆叶的的频繁冲击下，乳胶粒子会受到不同程度的损伤和破坏，所以这样的炸药稳定性差，还不易于储存。

四、利用化学发泡剂发泡的气泡敏化法

目前，我国乳化炸药化学发泡为无机和有机两大类，主要为以亚硝酸钠和H发泡剂的两种方法。

化学发泡从其发泡机理来看有两类：第一类是化学分解，利用酸性条件下能分解产生气体的物质来发泡，如一些有机发泡剂（偶氮化合物，肼类化合物，亚硝基化合物，脲基化合物等）。众所周知乳化基质水相是弱酸性物质，其PH值一般在4-5之间，这是此类发泡剂分解条件之一，另一个条件是温度。第二类是利用发泡剂与炸药中发泡促进剂的酸性物发生反应，产生气泡。最常用的发泡剂是无机亚硝酸盐，它能在酸性条件下反应生产氮气，并可以使用促进剂如无机酸、碘化物、或氮基硫酸盐，以便加速亚硝酸盐发泡剂的反应中也同时被消耗。这种方法的好处就是发泡剂的效果很好，问题在于发泡剂和乳胶基质不太容易混合，所以容易产生的问题是气泡速度低。

乳化炸药贮存性能测试结果见表2。

五、复合敏化法

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市场对产品性能好、生产成本又低、工艺简单的乳化炸药产品有迫切的需求。但是实际生产中，各种敏化方法制成的乳化炸药性能各不相同：化学发泡敏化的产品爆炸性能好，但药态软、受温度变化大、操作过程中难以控制而且存在后效；膨胀珍珠岩敏化的产品虽然药态较好，但是爆炸性能偏低，生产过程中粉尘较大、环境比较差，且成本较高。所以只有克服了前两种单一敏化法的弊端，才能使乳化炸药的性能大大提高。表三为我公司利用的复合敏化工艺生产的试验产品，其中化学发泡剂加量为0.28%促进剂加入量为0.25%。珍珠岩加入量为0.6-0.8%。从测试结果来看复合敏化(膨胀珍珠岩+化学发泡剂)后，乳化炸药贮存稳定性更优，产品质量稳定，药态更加适合用户要求。

六、不同敏化技术对乳化炸药产品性能的响分析

6.1、膨胀珍珠岩敏化对炸药性能的影响分析

(1)膨胀珍珠岩粒度组成的影响

珍珠岩在焙烧膨胀之后形成的颗粒的大小就是膨胀珍珠岩粒度，膨胀珍珠岩粒度是衡量珍珠岩的质量的主要技术参数。重量相同颗粒度不同的膨胀珍珠岩对炸药的爆轰性能也是会产生影响的。

(2)珍珠岩容重的影响

衡量膨胀珍珠岩的另一个主要技术参数是容重，也叫堆积密度，它与其材质和本身的粒度分布都有关系。珍珠岩的粒度组成相同情况下，如果其容量大，它的爆轰性能和利用率也可以更好。但是受生产条件的限制，我们国家的膨胀珍珠岩容重如果太大会减少膨胀珍珠岩颗粒中的有效气泡，从而会影响炸药性能稳定性，并且不利用长期储存；如果容量太小了呢，混合掺杂的时候抗破碎能力差，敏化质量也不稳定。

(3)乳胶基质温度的影响

对乳化炸药产品的性能产生影响较大的还有在珍珠岩混拌的时候乳胶基质的温度，这都是因为温度对乳胶体流变性的影响比较大，胶体在温度低的时候变稠、变硬，不容易掺混，并且影响利用率、爆轰性能及贮存期；相反的，乳胶基质在温度太高的时候油膜还不太稳定，胶体掺入珍珠岩颗粒内便使其丧失敏化作用，所以最适宜的温度是(55±5)℃。

6.2、化学发泡剂敏化对炸药性能的影响分析

(1)乳胶体的液膜强度和温度的影响

液膜强度的高低直接对敏化气泡的稳定性产生影响，而液膜强度又受乳化炸药w／0型乳化液的外相强度决定，那么想要使气泡破灭的自发行为减缓可以选择高强度的油相材料，还可以选择一定程度降低敏化工艺温度。

(2)发泡剂加入量的影响

众所周知，生成气泡的量由发泡剂的的量决定，助剂的量影响除了影响生成气泡的大小之外还决定生产气泡的速度，炸药的敏化密度是受气泡量和大小影响。公司在SGR生产线上对乳化炸药敏化剂A、B剂加入量进行工艺试验，表4为试验方案，表5为试验结果。结果表明乳化炸药的爆炸性能不论发泡剂加入的量是多或者少都会受到影响而下降，方案三生产的产品爆炸性能最佳。(如表4)

结语

不同的敏化工艺都是优点和缺点并存的，但是他们的目的都是相同的，都是为了适用不同的制备乳化炸药工艺的需求，装药设备在敏化工艺应用的选择中起到关键性作用：运用化学敏化工艺的前期是间断的生产工艺，因此装药的温度相对比较低，所以化学敏化工艺还可以适应。近些年来，运用连续化生产工艺后，敏化温度和装药温度明显上升，为了达到质量要求，很多厂都使用珍珠岩物理敏化工艺，但是单一的物理敏化工艺生产的炸药成本高、污染大、爆炸性能偏低而且珍珠岩硬度大导致装药机易磨损。所以，现在占据主导地位的是物理化学复合敏化工艺。

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