敏化温度对乳化炸药爆速影响的实验研究

夏曼曼，惠梦龙，王文崇，吴红波（安徽理工大学化学工程学院， 安徽　淮南　232001）



敏化温度对乳化炸药爆速影响的实验研究

夏曼曼，惠梦龙，王文崇，吴红波
（安徽理工大学化学工程学院， 安徽淮南232001）

［摘 要］为了研究敏化温度对乳化炸药爆速的影响，分别采用物理、化学两种敏化方式测量不同敏化温度下乳化炸药爆速；实验结果表明，在30℃～70℃内，随着敏化温度的升高，爆速逐渐增大；当敏化温度大于70℃时，爆速降低；低温下物理敏化效果较好，而高温下化学敏化效果较好，温度70℃左右时，敏化效果最好，爆速达到最大值。

［关键词］敏化温度； 敏化方式； 乳化炸药； 爆速

乳化炸药是以氧化剂水溶液为分散相，油类物质构成的介质为连续相，采用一定乳化技术形成油包水型混合物［1］。乳化炸药的爆速一直是乳化炸药的重要爆轰参数之一，也是它的重要性能指标。爆速是目前能准确测量的爆轰参数，而且它与其它性能如爆轰压、猛度等密切相关，对乳化炸药爆速的研究可为炸药爆轰性能的研究提供重要的试验依据［2］。乳化炸药基质的敏感度和自身爆炸性能很低，用雷管难以起爆，根据炸药爆炸理论，乳化基质必须加以敏化，提高其敏感度［3］。敏化方式、敏化温度对乳化炸药爆速有一定的影响。胡坤伦［4—5］等人对乳化炸药稳定性进行研究，合适的敏化温度可以延长炸药储存期。随着生产技术的不断提高，现场混装车的应用，敏化过程影响炸药的装药密度和炸药的主要特性。因此，研究炸药的敏化温度、敏化方式可以提高炸药利用率，节约爆破成本。

本文通过实验研究两种不同的敏化方式，通过DDBS—20型多段时间隔测量仪测定不同敏化温度下乳化炸药的爆速。实验结果表明，乳化炸药的敏化温度对乳化炸药的爆速有重要影响，因此选择合适的敏化温度尤为重要，敏化温度在70℃左右，其爆速达到最大。对今后乳化炸药生产选择合适的敏化温度提供一定的参考研究价值。

1　实验用品及测试方法

实验材料与仪器。实验材料：硝酸铵、硝酸钠、水、华粤蜡、亚硝酸钠、磷酸、高分子树脂、T152乳化剂；实验仪器：搅拌器、电子天平、加热板、玻璃棒、DDBS—20型多段时间隔测量仪。

乳化炸药的配方。实验乳化炸药基本配方［6］：硝酸铵（75%）、硝酸钠（8%）、水（10%）、蜡（4%）、乳化剂T152（3%）、化学敏化剂为浓度25%～30%的亚硝酸钠（3‰）、浓度25%～30%的磷酸（4‰）、物理敏化剂为高分子树脂（3‰）。

乳化炸药的制备。乳化炸药的生产工艺流程图，如图1所示。

图1　乳化炸药的实验室制备工艺示意图

首先，水相加热至115℃、油相至95℃，再分别将水相、油相倒入转速为1 765 r/min搅拌器中搅拌，搅拌时间为5 min。所制得的乳胶基质分别进行物理敏化和化学敏化，敏化温度在30℃～85℃之间，装药测量炸药爆速，每组测量两次，取其平均值。

乳化炸药爆速的测试方法。测量乳化炸药爆速的试验方法主要有：道特里什（Dautriche）法（即导爆索法）、测时仪法、高速摄影法、连续示波器法和埋入式压力探针法。本实验采用测时仪法［7］，选用DDBS—20型多段时间隔测量仪，测量示意图，如图2所示。

图2　测时仪法测量示意图

2　实验结果与分析

通过物理、化学两种敏化方式，在不同敏化温度下测得乳化炸药的爆速结果见表1。

由表1可得，在30℃～70℃范围内，爆速随着敏化温度的升高而增加，当敏化温度小于30℃炸药出现爆燃现象，大于70℃爆速逐渐降低，温度在70℃左右，物理和化学敏化效果较好，爆速最高。

表1　敏化温度对应的爆速

通过使用origin软件对数据进行处理，如图3所示。

图3　敏化温度与爆速的关系曲线图

由图3可知，敏化温度在30℃～51℃范围内，随着敏化温度的不断升高，爆速逐渐增大，化学敏化的炸药爆速随温度升高比物理敏化升高的速度要快，但物理敏化效果较好；当敏化温度在51℃～55℃时，两种敏化方式的炸药爆速随着敏化温度的升高速度趋于一致，当敏化温度大于55℃时，化学敏化的炸药爆速大于物理敏化的爆速；温度为70℃时，敏化效果最好，炸药爆速最高，低温物理敏化效果比化学效果好，高温化学敏化效果较好。

敏化温度对乳化炸药的爆速影响显著，在乳化基质相同的情况下，敏化温度有个最佳范围，46℃～85℃，在此温度范围内，乳化炸药爆速均在4 000 m/s以上；敏化温度低于35℃时，乳胶基质粘稠性较大，导致其内部传热速度缓慢，乳化基质局部出现温度偏高或者偏低的现象，难以把全部的基质控制在同一个温度点敏化，影响乳化炸药的爆速。而敏化温度高于70℃时，乳胶基质的粘度过小，基质内部分子流动性增大，容易使敏化气泡聚合成更大的气泡甚至导致气泡逸出，进而影响乳化炸药的爆速。

3　结论

在基质组成和乳化剂相同的情况下，敏化温度对乳化炸药的爆速有很大影响，实验中分别采用物理敏化和化学敏化制得乳化炸药，两者敏化温度都在70℃左右达到最大，高于或低于此温度爆速值都会下降。因而其爆炸性能优于其他敏化温度。

低温敏化时，物理敏化的乳化炸药爆速高于化学敏化的乳化炸药，高温敏化，化学敏化的乳化炸药爆速较高。因此可根据不同敏化温度选择合适的敏化方式。

参考文献：

［1］汪旭光.乳化炸药［M］.北京：冶金工业出版社，1993.

［2］宋锦泉，汪旭光，刘涛，等.敏化方式对乳化炸药爆速的影响［J］.有色金属，2000，52（4）：4—8.

［3］何劲松，何欣扬.对乳化基质快速敏化的几点认识［J］.爆破器材，2008，37（1）：12—14.

［4］牛其占，敏化温度影响乳化炸药稳定性的实验分析［J］.河南科技，2014，17（9）：73—74.

［5］胡坤伦，杨仁树，李冰.敏化温度影响乳化炸药稳定性的实验研究［J］.煤炭学报，2008，33 （9）：1012—1014.

［6］黄文尧，颜事龙.炸药化学与制造［M］.北京：冶金工业出版社，2009.

［7］张立.爆破器材性能与爆炸效应测试［M］.合肥：中国科学技术大学出版社，2006.

Experimental Study on the Effect of Sensitization Temperature on Detonation Velocity of Emulsion explosives

XIA Man—man，HUI Meng—long，WANG Wen—chong，WU Hong—bo （School of Chemical Engineering，Anhui University of Science and Technology， Huainan Anhui 232001）

AbstractIn order to study the effect of sensitization temperature on emulsion explosives detonation velocity，the detonation velocity of emulsion explosives was measured respectively by physical and chemical methods at different sensitization temperature.The experimental results show that detonation velocity increases with the increasing of the sensitization temperature at 30℃～70℃，When the sensitization temperature is higher than 70℃，the detonation velocity reduces.At low temperatures，physical sensitization is better，chemical sensitization is better while high temperatures.When the temperature is about 70℃，the sensitization effect is the best，and the detonation velocity reaches the maximum value.

Key wordssensitization temperature； sensitization method； emulsion explosive； detonation velocity

［中图分类号］TQ560

［文献标识码］B

［文章编号］1671—4733（2016）02—0004—03

DOI：10.3969/j.issn.1671—4733.2016.02.002

［收稿日期］2016—03—09

［基金项目］2014年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目（项目编号：AH201410361225）

［作者简介］夏曼曼（1992—），女，安徽宿州人，在读硕士，研究方向为工业炸药，电话：18714853649。