基于高温敏化工艺乳化炸药储存期影响因素研究

董占忠

摘 要：在社会、经济不断发展的情况下，乳化炸药的生产线变得越来越自动化、现代化，这是先进技术和设备得到合理应用的重要体现。与传统乳化炸药的生产工艺相比，高温敏化工艺的合理应用在降低各种因素给乳化炸药储存期带来的影响上发挥着非常重要的作用。就相关理论依据进行了合理分析，探讨了高温敏化工艺乳化炸药储存期的影响因素，以供乳化炸药生产相关研究参考。

关键词：高温敏化工艺；乳化炸药；储存期；乳状液

中图分类号：TQ560.7 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.100

根据相关研究和分析发现，高温敏化工艺下的乳化炸药存在有储存期稳定性不强的问题。因此，对高温敏化工艺乳化炸药储存期的各种影响因素有比较深入的了解，可以更好地控制工艺生产流程，从而生产出与工艺要求相符的乳化炸药，这对有效提高乳化炸药的储存期有极大的意义。

1 相关理论依据的分析

1.1 乳状液分层

受到外界一些作用力的影响，乳状液会被分层，进行形成两种状态的乳化液。其中，一层与原来乳状液相比更加分散，而另一层则并不分散。通常情况下，乳状液在分层时其界面膜是没有破裂的，所以，分层时乳状液可能不会破裂。但如果液珠不断增大，则其会更易分层，最终出现破乳现象。由于乳状液中分散相液珠的半径各不相同，在结合相关参数的情况下合理利用相关公式可以准确计算出乳状液中分散相重心的移动速度。其中，需要涉及的参数有以下7个：①重力加速度；②分散相的总体积；③连续相密度；④连续相的黏度；⑤液珠半径；⑥分散相密度；⑦液珠个数。在多次论证和分析后，乳状液中各种不同半径的液珠在半径越来越小的情况下，分散相、连续相的密度会越来越小，连续相的黏度会不断增大，因此，乳状液分层的难度会越来越大，且稳定性越来越高。

1.2 乳状液破坏

在实践过程中，乳状液的破坏程度是完全破坏。受到温度和气候等外界环境和地球引力的作用，乳状液中连续相、分散相的相对位置会快速变化。其中，分散相的微小液滴在穿过两相之间的界面膜中的薄弱环节后，会汇聚到一起成为一个团，最终大大减少微小液滴的数量，使乳状液的破坏程度达到最大化。根据相关研究和分析可知，整个过程是由两部分组成的：①连续相的排泄在分散相液滴和界面膜之间；②膜如果完全破裂，则分散相液滴会彻底消失。通常情况下，最薄的界面膜是液滴与界面之间接触面周边的，而应力最集中的位置是最易发生膜破裂的，即破裂都是沿着周边界面膜开始的。同时，受到机械振动、热效应的影响，上述界面的厚度可能增大，也可能变小，且乳状液破裂是从最薄的区域开始的，并逐渐形成越来越大的动控，最终完全破坏。因此，在结合相关参数、公式的情况下，基于膜的厚度、界面张力、连续相密度、分散相密度可以合理计算出界面膜洞孔的扩展速度。由此可见，在两相密度和保持不变的前提下，界面膜张力不断扩大，界面膜洞孔的扩展速度也会相应提高，且界面膜厚度不断增加，界面膜洞孔的扩展速度会越来越慢。因此，想要获得稳定性较强的乳状液，需要尽可能地使界面膜的界面张力不断降低，并尽量使界面膜的厚度不断增加。

1.3 储存时的稳定性

通常情况下，乳化炸药具有的稳定性指的是在物理状态下不发生变化，或是爆炸性不存在任何变化。而储存期指的是在常温状态下，乳化炸药被放置在成品库房中，需要经受12个月各种天气的考验，以在发生变形、分层和破乳等情况后，其爆轰能力全部都丧失所需的最短期限。

2 乳化炸药储存期的影响因素

2.1 高温敏化工艺的主要特征

在按照工艺比例进行操作的情况下，水相、油相连续进入预乳罐的过程是由微机自动控制的，而这个阶段被称作是初乳；下一阶段为精乳，其操作有泵送入静态混合器来完成。在通过静态混合器进行精乳后，乳化胶体的密度会超过1.45 g/cm2，温度保持在90～95 ℃。通过螺杆泵操作后，混合器中会加入乳胶基质，而乳胶的温度为85～90 ℃，且受到乳胶泵转速、敏化剂流量自动控制系统的影响，化学敏化剂会在定量泵的作用下，按照相关比例被输入到混合器中，最终上述两者在混合器适宜速度的搅拌作用下被均匀混合、发泡。所以，混合后的药态黏度比较低，流动性非常好，可以直接进行装药，具有效率较高、产量较大的特点。在乳化炸药被敏化好以后，还需要完善，并最终进入到冷却池中。根据相关研究和分析发现，冷却后的药卷中，直径在1～100 nm的微气泡在总气泡量中的占比大于90%，而炸药的密度在每1.05～1.25 g/m2，稳定性非常高，用户使用效果很好。

2.2 工艺过程造成的影响

2.2.1 配制油水相

在严格按照相关规定和流程进行油水相的配制时，需要对水的含量予以高度重视。一般情况下，水相材料的成分主要为过饱和水溶液，且是由硝酸铵、硝酸钠共同组成的，在炸药的总质量上，其占比超过90%，因此，这是乳化炸药制备的基础部分。在实践过程中，水相中水的含量会对其储存时的稳定性造成非常大的影响。如果水的含量在某个范围内，则能大大提高其稳定性。通常在水含量低于6%时，乳化炸药储存的稳定性会受到严重的影响，析晶情况也非常明显；而水含量为10%～12%时，其储存时的稳定性是处于最佳状态的。

一般情况下，在硝酸铵、硝酸钠的比例处于恒定状态时，水相中水的含量可以利用析晶点来体现。根据相关研究和分析可知，在炸药水相析晶量为氧化剂总量的一半时，乳化炸药的雷管感度已经不存在。如果水相中水的含量增加，析晶点随之减少，则炸药的储存稳定性可以提高；但如果水的含量比较大，会大大降低乳化炸药的爆轰感度，最终影响爆炸效果。因此，在温度为50 ℃的环境中储存8 h，在温度为-30 ℃的环境中储存16 h，进行循环试验可以发现，乳化炸药水相中水的含量情况会对乳化炸药的储存期造成极大的影响。其中，水含量在10.8%～11.8%时，其储存稳定性比较好；在水含量低于10.3%时，其储存稳定性达不到相关标准；在水含量低于9.9%时，其储存稳定性非常差。

2.2.2 乳化和敏化方面

在进行乳化炸药的生产时，必须严格按照相关工艺流程操作，比如油水相的温度必须达标、流量必须匹配、预乳器搅拌转速必须合理等。其中，静态混合器的压力控制发挥着非常重要的作用，如果压力不合适，则会大大降低其储存时的稳定性。因此，应提高相关设备运转时的稳定性，严禁频繁进行基质泵的启动，并确保乳化物料与装药机的产能相匹配。只有这，才能真正提高精乳压力的稳定性，从而促进乳胶质量的进一步提高。一般情况下，敏化温度要控制在85～90 ℃，从而提高工艺流畅性、产品质量，最终保证储存的稳定性；敏化温度在90 ℃以上时，则不能获得较好的产品质量，最终降低产量；敏化温度低于85 ℃时，乳胶结构会遭到迅速破坏，最终影响炸药储存的稳定性。

2.3 选择造成的影响

在进行油相材料的选择时，需要对紧密性、强度、韧性予以关注。只有上述性质达到标准，才能提高乳化炸药的储存稳定性。根据乳化炸药的组成体系看，基于氧平衡、爆炸性能等方面提出的要求，需要严格控制油相材料的含水量，且水含量不能大于10%，才能真正保证油相材料的分子结构、黏度等与乳化剂的耦合能力相匹配，保证连续相油膜的强度，这对避免油膜变形、破裂有着极大的影响。目前，油相材料主要采用的是凡士林、石蜡、矿物油和微晶蜡等，需要保证油相材料与乳化剂的HLB值相匹配，并合理确定其黏稠度。只有这样，才能获得较好的乳化效果，最终提高乳化炸药储存期的稳定性。

3 结束语

综上所述，在乳化炸药中，乳化剂的含量在0.5%～2.5%时，需要选择HLB值为3～6，从而取得较好储存效果。本文分析了影响高温敏化工艺下乳化炸药储存期的因素，提升了乳化炸药的生产水平，获得了更好的储存效果和爆炸效果。

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〔编辑：张思楠〕