尿素对乳化炸药水相的负面影响

吴春来

(江西铜业集团公司德兴铜矿， 江西 德兴市 334224)



尿素对乳化炸药水相的负面影响

吴春来

(江西铜业集团公司德兴铜矿， 江西 德兴市 334224)

江西德兴铜矿矿体含硫较高,由于乳化炸药直接与炮孔(矿岩粉)接触，容易产生化学放热反应，在高硫区引发自燃现象。针对这一问题，提出了向乳化炸药中添加一定量的尿素，成为防自燃乳化炸药。但是，在乳化炸药水相生产制作中，由于添加尿素，水相生产工艺参数析晶点、pH值会随时间延长而发生变化，严重影响炸药质量，导致乳化炸药地面测试爆速急剧下降。通过试验与生产工艺改进相结合，消除了尿素对乳化炸药水相的负面影响。

防自燃乳化炸药；尿素；析晶点；pH值；爆速

防自燃乳化炸药在德兴铜矿应用多年，没有发生过乳化炸药在炮孔内自燃现象，但在防自燃乳化炸药水相生产加工过程中，由于尿素的添加，水相生产工艺参数发生了变化，如不及时调整，将严重影响防自燃乳化炸药做功能力，爆速降低或拒爆。针对这些问题进行分析，并提出一些措施，防止炸药做功能力不足或拒爆。

1 水相生产工艺参数变化分析

将水相、油相，按生产工艺要求，制作好，分别贮存两个容器中，再将水相、油相、敏化剂等分别装入混装车不同的容器内，拉到爆破作业现场，由混装车制成乳化基质炸药，随即装入炮孔内，在5～30 min后，乳化基质炸药才变成真正的防自燃乳化炸药。

生产制作水相时，尿素同氧化剂(硝酸铵)同时按一定比例加入一定量的水中，溶化后，得到乳化炸药制作时所需的水相。水相的工艺指标有析晶点、pH值、温度。尿素的加入，水相的析晶点会降低，pH值会变高，而且随着时间延长，变化越来越大，配制好的水相存放5 h后，会导致炸药质量明显下降，24 h后该水相制出的乳化炸药有可能不能起爆。

硝酸铵水溶液中，加入一定量的尿素，其析晶点有明显降低的现象，这是因为硝酸铵和尿素在水中能形成低溶点共混物。随着时间延长，其析晶点越来越下降。当质量比为：硝酸铵∶水∶尿素=80∶20∶3；温度为70℃时，水相析晶点变化情况见表1(初始的析晶点是60.0℃)。

其它条件不变，当温度升至80℃时，其析晶点降低的速度会加快，例如含尿素的水相储存20 h后，析晶点就降到54.0℃。

表1 水相析晶点变化情况

硝酸铵水溶液中，加入一定量的尿素后，其pH值有明显升高现象，这是因为尿素在硝酸铵水溶液中，有分解现象，生成氨气和氰酸，即CO(NH2)2→NH3↑+HCNO，氨气偏碱性，又极易溶入硝酸铵水溶液中，随着时间延长，分解出的氨气就越多，硝酸铵水溶液的pH值就会不断升高。当质量比为：硝酸铵∶水∶尿素=80∶20∶3，温度为70℃时，得到pH值变化结果见表2，(初始的pH值3.8～4.1间)。

表2 水相pH值变化情况

其它条件不变，当温度升至80℃时，其pH值升高速度会加快，水相储存15 h后，pH值上升到5.1。

2 水相析晶点、pH值对炸药质量的影响

在乳化炸药中，水相析晶点有严格的要求范围，如果水相析晶点高，制作炸药的温度就要更高，炸药感度升高，不利于露天深孔爆破、工程机械化作业，炸药混装车安全系数降低；如果析晶点偏低到54.0℃，炸药做功能力不够，导致爆破时，矿石大块率升高或留有爆破根底，使后序生产成本急剧增加。由于尿素应用于该乳化炸药中，使水相在一定时间之后，其析晶点有明显降低现象。严重影响了炸药质量，爆速降低明显。

按生产工艺要求配制好的水相(含尿素)，在70℃时，不同的时间段，析晶点不同，对应测得的爆速也不同(见表3)，合格的爆速为4200～5500 m/s。

表3 水相储存不同时间对应的析晶点、爆速

根据表3可以看出，含尿素的水相，贮存时间越长，制作的炸药爆速就越低，甚至可能会发生拒爆。

在乳化炸药中，水相的pH值范围要求在3.8～4.1之间。但在含尿素的水相中，当温度一定时，pH值随时间延长而升高，不同的pH值对应的爆速也不同，pH值越高，测出的爆速越低，说明该炸药做功能力就更低(见表4)。

表4 水相储存不同时间对应的pH值、爆速

当含有尿素的水相贮存超过24 h后，将该水相pH值调整到3.8～4.1之间时，析晶点没有调整。2 h之内制成的乳化炸药，爆速都在3118～3516 m/s，没有达到企业标准4200 m/s以上。当水相贮存24 h，pH值也没有作任何调整，制作的炸药进行2次地面测试，没有测得炸药爆速，并有拒爆和残药。试验证明，配制好的水相24 h后使用，制成的乳化炸药基本上是不合格。

3 措施实施

3.1 解决措施

(1) 根据生产需要，每天要生产120～180 t水相溶液，尿素控制在每天生产水相快结束时加入水相中，尽量缩短尿素在水相中存在的时间。

(2) 水相在输入炸药混装车之前半个小时，调整析晶点，一般情况，60 t水相10 min就可以调整好析晶点，达到生产工艺参数要求(57℃±1℃)，调好的析晶点在5 h之内，其析晶点的变化是不至于影响乳化炸药质量。

(3) 水相在输入炸药混装车之前30 min，调整水相pH值，60 t水相，一个人约10 min可以调整好，调整好的水相pH值在5 h内的变化，不至于影响乳化炸药的质量。

(4) 在车间，将每天没有使用完的水相重新打入水相溶化罐中，与第二天新用的硝酸铵一起混用。

(5) 炸药混装车有时也会有多于的水相，在收车之前要将水相打入车间水相溶化罐中，第二天，与新的硝酸铵一起调配、混用。

3.2 注意事项

(1) 当天的水相生产任务，一定要以当天的爆破作业量为依据，尽可能用多少炸药，就生产多少水相。

(2) 实行炸药混装车最后一车剩药制，之前的混装车水相必须用完。最后一车炸药视炮孔多少而定，剩余的水相在装车之前必须打到水相车间的水相贮罐中，在第二天与新的水相重新调整备用。

(3) 在水相输入炸药混装车之前必须调整水相的析晶点，pH值，温度，调整好后，即刻发药，确保水相调整好后，5 h内要用完该水相。

4 结束语

尿素引入该系列的乳化炸药中，很好地预防该乳化炸药在含硫炮孔内发生自燃现象，但是炸药质量不稳定，表现为地表爆速很低(<4200 m/s)，或有残药；从爆破结果来看，大块率高，易产生根底，严重时，整面炮没有松动。经过大量的试验，对炸药生产流程每一个细节进行观察，分析，检测，找出原因所在，并提出了一些合理化措施及注意事项，引进尿素防止炸药自燃技术，经过多年的生产实践证明，这些措施与注意事项是行之有效的办法，可确保炸药生产质量稳定。

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吴春来(1963-)，男，汉族，江西鄱阳人，化工工程师，现从事露天矿山爆破与炸药技术管理工作，Email:2549619581@qq.com。