复合敏化工艺在乳化炸药生产中的应用

刘晓宏

(酒钢集团甘肃兴安民爆器材有限责任公司，甘肃 兰州 730030)

生产与应用

复合敏化工艺在乳化炸药生产中的应用

刘晓宏

(酒钢集团甘肃兴安民爆器材有限责任公司，甘肃 兰州 730030)

分析了乳化炸药生产过程中的各种敏化方式，通过生产试验得出，采用复合敏化技术可提高炸药性能指标和储存期，同时可减少作业的环境的污染。

乳化炸药；发泡剂；珍珠岩；复合敏化

引 言

敏化工艺是乳化炸药生产中的重要环节，也是乳化炸药生产的技术难点。敏化工艺直接关系到炸药性能的优劣和储存期的长短。敏化技术其实质就是热点学说，通过引入微小气泡或加入密度很小的多孔物质，以调整炸药密度，使其达到炸药爆轰所需要的密度范围，同时，改善炸药感度。目前，国内乳化炸药的敏化方式可分为物理敏化、化学敏化和复合敏化3种[1-2]。本文通过对这3种敏化方式在酒钢集团甘肃兴安民爆器材有限责任公司生产试验研究，对其生产产品的特点和性能及生产成本进行分析。

1 几种敏化方式对比分析

1.1 物理敏化技术

物理敏化是指在乳化基质中加入质量密度很小的多孔状物质(如,珍珠岩、玻璃微球等)来调整乳化炸药的密度，改善其起爆感度。目前，国内炸药生产厂家普遍采用价格较低的膨胀珍珠岩作为物理敏化的材料，其堆积密度约为0.045 g/cm3。物理敏化的优点是，无后效、生产过程工艺控制简单、质量影响因素少等。但由于物理敏化加入的膨胀珍珠岩内部呈蜂窝状结构，各空洞外壁不规则，致使其在外力作用下受力不均，珍珠岩容易破碎，药卷密度不均匀，炸药质量不稳定。另外，由于珍珠岩本身或遭到破坏后的不规则的表面棱角会刺入乳化基质的薄膜深层，从而破坏乳化基质薄膜的稳定性，在储存过程中，基质会逐渐渗入珍珠岩等载体的微小空隙内，破坏气泡的稳定性，降低炸药的储存性能。同时，存在敏化后药态较硬、下料不畅、装药机备件磨损严重、设备维护成本高及装药效率低下、装药过程安全风险较大、生产成本高、环境污染严重等缺点[3]。

1.2 化学敏化技术

化学敏化一般采用亚硝酸盐、碳酸氢盐等作为发泡剂，辅助加入发泡剂助剂(目前，湖南金能科技股份有限公司新研制的中低温快速化学发泡剂，可实现快速发泡，在敏化器混拌、输送及装药过程中即可完成敏化过程，且不会产生后效)，通过化学反应产生气体，如，N2、NH3、CO2等以微小气泡的形式被包覆于基质中从而达到敏化目的。化学敏化的优点是：原材料来源广泛、生产成本低、作业环境清洁卫生、产品爆炸性能相对较高。缺点是：1) 操作工艺较为复杂，质量影响因素较多。一是水相酸性强弱和油相材料的纯度、韧性。水相酸性强，发泡速度快；水相酸性弱，发泡速度慢，大气泡少，气泡逸出少，同时后效也小。二是乳化效果。乳化质量的优劣直接影响敏化效果，乳化体系颗粒直径小，爆轰敏感度提高，更易于敏化。三是温度影响。温度升高，反应速度加快，大气泡数量增加，同时,基质油膜强度降低，减少了对发泡剂的阻滞作用，更易渗透，促进反应加速；同时，因为温度高，提高了乳化炸药的敏感度，给生产带来了一定的危险性。反之，反应速度慢，气泡数量少，药卷密度大，影响成品的感度。所以，工艺温度要控制在适宜的范围之内。2) 对操作人员素质要求高。3) 化学敏化工艺生产的炸药药态较软，药卷饱满度较差，对后续包装工序造成影响。

1.3 复合敏化技术

复合敏化技术是指在炸药敏化过程中，同时采用化学敏化和物理敏化两种技术，且以化学敏化为主，物理敏化为辅。这样可以大大降低物理敏化珍珠岩的加入量，克服物理敏化存在的诸多缺点，降低炸药生产成本。同时，可解决化学敏化炸药药态较软的问题，提高后续包装效率。此外，采用珍珠岩物理敏化和发泡剂化学敏化组成的复合敏化方式时，由于化学敏化相对滞后，化学敏化产生的气泡可补充珍珠岩在搅拌、混合过程中因破裂而损失的气泡，使乳化基质内气泡仍能保持较高的数量。提高气泡保持的稳定性和承载性，提高炸药的爆轰性能。

2 复合敏化技术在生产中的应用

采用复合敏化技术可克服单一敏化技术所带来的缺点，发挥单一敏化各组分的优点。

2.1 复合敏化技术珍珠岩与发泡剂含量的选择

分析发泡剂含量及珍珠岩含量对爆速的影响，并对产品测试的爆速数据进行整理，见表1。

表1 发泡剂和膨胀珍珠岩含量及相应炸药的爆速 m·s-1

由表1中的统计数据可知，珍珠岩质量分数为1.0%、发泡剂含量为0.2%时，复合敏化的乳化炸药的爆速为最大值。因为，珍珠岩和发泡剂含量都过少时，炸药密度太大，单位质量炸药中气泡的体积及个数减少，即起爆热点减少。因此，未反应炸药受爆轰波前端冲激波压缩作用而使的温度增加值减小，导致炸药爆速降低；另外，由于密度的增大，使得炸药颗粒之间的空隙减小，炸药化学反应的氧化剂和可燃剂之间的交汇速度变缓，冲激波波阵面后化学反应区内的化学反应减缓，这亦导致了炸药爆速的降低；珍珠岩和发泡剂含量都过多时，炸药密度过小，单位体积释放的能量减小，珍珠岩属于惰性物质，随着它的增加，能量必然减少，爆速减小。

2.2 生产试验

2.2.1 乳化基质配方(见表2)

表2 乳化基质配方表

基质通过钢带冷却，使其温度降至50 ℃～55 ℃，同时，加入配置好的发泡剂溶液和经过计量的珍珠岩，经过混拌机搅拌敏化，对珍珠岩敏化(物理敏化)、化学敏化和复合敏化的炸药分别进行性能测试。

2.2.2 各种敏化方式炸药性能指标(见表3)

表3 各种敏化方式乳化炸药性能指标

试验结果表明，采用复合敏化的方法可以提高乳化炸药爆轰性能，延长了贮存期，药体硬度好，易于装药。

2.3 生产成本比较(见表4)

表4 各种敏化方式成本比较

3 结论

综上所述，采用复合敏化法生产的乳化炸药，具有以下优点：

1) 能明显提高乳化炸药的爆轰性能；

2) 药体硬度大、成形好、易装药；

3) 降低了乳化炸药生产成本；

4) 提高了乳化炸药的贮存期；

5) 降低了作业场所珍珠岩粉尘危害。

[1] 汪旭光.乳化炸药[M].第2版.北京：冶金工业出版社,2008：4.

[2] 吕春绪.工业炸药理论[M].北京：兵器工业出版社,2003：3.

[3] 闫泉刚.复合敏化剂在乳化炸药中的应用[J].爆破器材,2004，33(6):20-22.

Applicationofcompoundsensitizationtechnologyinproductionofemulsionexplosives

LIUXiaohong

(GansuXinganIndustrialExplosiveMaterialCo.,Ltd.,JISCO,LanzhouGansu730030,China)

All types of sensitization technology in production of emulsion explosives are analyzed.The test results show that the compound sensitization technology can be used for emulsion explosives to promote explosion properties and storage stability, and reduce the pollution of working environment.

emulsion explosives; sensitizing agent; perlite;compound sensitization

2017-03-23

刘晓宏，男，1968年出生，1991年毕业于北京科技大学采矿专业，工程师，从事工程爆破及民用爆炸物品研究、生产管理工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.29

TD235.21

A

1004-7050(2017)03-0087-02