岩石型低密度膨化硝铵炸药的研发与应用

龙明喜 罗尧

摘 要：本文针对特殊工程爆破领域对爆破器材的需求，着手研究了低密度、高爆能炸药，并通过对现有的岩石膨化硝铵炸药生产技术改进，成功研制出了岩石型低密度膨化硝铵炸药，产品投入使用后受到用户的好评。

关键词：膨化硝铵炸药；岩石型低密度膨化硝铵炸药；膨胀剂

1 绪论

膨化硝铵炸药是一种性能优良的无梯型工业硝铵炸药，是由南京理工大学自主发明和广为应用的新型粉状工业炸药，其摈弃了原铵梯炸药中的TNT组分，提高了生产、使用中的安全性，降低了生产成本，消除了TNT对人体的伤害和环境污染，是一种无污染、无毒害的环保型产品，主要用于矿山开采、道路修筑等民用爆破领域中[1]。膨化硝铵的制造采用了表面活性技术，通过控制硝铵饱和溶液在一定条件下的减压蒸发结晶而形成一种具有多微孔、膨松化的片状晶体，它具有比表面大、吸油力强、渗油力低的特点，使得该种炸药虽不含TNT但仍可达到或超过2号岩石铵梯炸药的各项性能指标。[2]因此，该型炸药在各民用爆破领域中得到了广泛使用。

随着社会的发展，在一些特殊工程爆破领域，如城市定向拆除爆破、松动爆破及特殊金属材料爆炸焊接、加工等爆破领域，需要一种低密度、高爆能的炸药，而现有的膨化硝铵炸药却不能很好地满足这部分用户的实际需求。我公司为了迎合民爆器材市场需求，决定着手研究低密度、高爆能型炸药，以满足特殊工程爆破及特种材料加工用户的实际要求。

2 改进思路及方案探索

由于我公司现有岩石型膨化硝铵炸药密度通常在0.80～0.90g/cm3之间，密度相对其他炸药要低得多，考虑到用户需求的为低密度、高爆能型炸药，我公司经研究分析后，决定在现有的生产线上进行技术革新试验，通过技术手段进一步降低岩石型膨化硝铵炸药的密度以满足用户的需求，并着手进行了相应的研究与系列试验。

2.1 岩石膨化硝铵炸药生产工艺

我公司生产的岩石膨化硝铵炸药是以膨化硝酸铵作为氧化剂再添加可燃物（油和木粉）制成的粉状工业炸药。其技术关键是选择合适的复合添加剂，使一定浓度的硝铵水溶液在高温、高真空度下，以高度沸腾状态快速析晶，形成膨松状的、表面有“憎水层”的徽气泡敏化的片状硝铵，进而与合适的复合燃料油、合适细度和水份的木粉混合而成的炸药。

2.2 岩石膨化硝铵炸药生产工艺改进方案设计

由于膨化硝铵炸药是依靠“微气泡”达到自敏化，因此，密度稍低一些有利于提高其爆炸感度，但密度也不可过小，因为密度越小，体积越低，炸药的爆速也会降低，严重时甚至不能维持稳定爆轰。因此，直接降低岩石膨化硝铵炸药密度无法满足用户的实际需求。我公司经过分析研究后，决定通过调整现有岩石膨化硝铵炸药生产工艺配方，在生产工艺配方中添加一种低密度的抗水性膨胀剂来调整炸药整体密度，从而达到改进目的，满足用户的实际需求。然而，炸药密度的降低，单位体积炸药的重量也会明显下降，这将导致炸药的爆速、猛度也随之下降，作功能力降低；为保证改进后炸药的爆炸性能，我公司又在膨化硝铵炸药油相中添加一定比例高能负氧物质来实现炸药尽可能小的负氧平衡指标。

2.3 岩石膨化硝铵炸药工艺改进试验

我公司岩石膨化硝铵炸药生产工艺中，原复合油相是由30%A蜡、30%B蜡、40%C蜡组成，为了提高油相的高能负氧物质，我们将复合油相配方调整为30%A蜡、40%B蜡、29.5%C蜡，同时又增加了0.5%的高分子活性剂，经检测，配方调整后复合蜡的运动粘度、含油量都有了明显提高。我们按上述调整配方生产出产品后，往里加入1%抗水性膨胀剂并手工搅拌混合均匀，然后人工添加到十头装药机中进行单机装药试验。试验产品经检测后我们发现存在以下问题：①炸药的爆速、猛度均未达到岩石膨化硝铵炸药性能指标要求，产品性能检测数据见表1；②炸药在装药过程中，药粉流散性差，不利于装药。

为了解决单机试验中存在的问题，我公司查阅相关资料及咨询有关技术专家后，提出了以下解决方案：①在原试验方案配方中适当降低复合油相的比例或者重新加入流散性好的炸药分散剂；②提高硝酸铵比例。经过多次单机试验后，我们将低密度硝铵炸药的复合油相比例确定由30%A蜡、39.5%B蜡、29%C蜡、1.5%高分子活性剂组成，经检测，新型复合蜡的滴熔点、运动粘度、含油量都有了明显提高；同时，我们在岩石低密度膨化硝铵炸药的组分配比中，适当地降低了复合油相的比例，由原来的4%降低到3.5%，硝铵由原来的92%提高到92.5%，其它组分不变。并按调整后的配方进行了中试试验，试验过程中在混药工序加入1%抗水性的膨胀剂，中试试验的产品性能检测数据见下表。

通过中试试验可以看出，这次试验的产品堆积密度又进一步降低，炸药的殉爆距离、爆速、猛度等均达到岩石膨化硝铵炸药性能指标要求。但是，我们在装药过程中发现药粉流散性还不是佷好，不利于装药。由于抗水性膨胀剂比较光滑，松散性能较好，适当提高比例可以增强岩石型低密度膨化硝铵炸药的流散性。因此，公司相关人员经综合分析后，将抗水性膨胀剂由原来的1%提高到2%进行再次试验，经再次试验，发现生产出的药粉流散性及装药效果明显提升，公司随后按该配方进行了批量试生产，产品质量稳定，产品投放到市场后受到用户的好评。

3 产品应用优势及技术特点

我公司研发的岩石型低密度膨化硝铵炸药是针对城市定向拆除爆破、松动爆破及特殊金属材料爆炸焊接、加工等特殊要求而研发的一种新型工业炸药。推向市场具有以下几点优势：

①在特殊工程爆破领域（如城市定向拆除爆破、松动爆破及特殊金属材料爆炸焊接、加工），其作业效果明显优于市场上的快速膨胀剂，其做功能力强，效率高，相对于快速膨胀剂更易于施工及控制。②在确保炸药性能不变的前提下，降低了炸药密度，解决了膨化硝铵炸药密度在低于0.78g/cm3条件下，不是拒爆就是做功能力差的技术难题，实现了低爆速特种材料的加工，满足了特殊行业的作业要求，填补了国内低密度岩石型膨化硝铵炸药的空白。③该产品质量稳定，性能良好。殉爆距离≥6cm，爆速≥3.4×103m/s，猛度≥12mm，做功能力≥298ml。全部达到WJ9026—2004岩石型膨化硝铵炸药产品标准。④膨化硝铵炸药由于使用复合油相，增大了炸药的粘性，因此膨化炸药的流散性差，装药时出药不快。我公司研发的低密度膨化炸药加入抗水性膨胀剂，改善膨化硝铵炸药的流散性，有利于装药的控制。⑤该技术成熟可靠，有很好的使用效果，生产工艺先进，质量稳定可靠，爆炸性能优良，自动化程度高，生产人员相对少，本质安全程度高，生产过程安全可靠，生产效率高，该工艺技术具有新颖性和创造性，开辟了岩石型低密度膨化硝铵炸药生产的新途径，具有同类产品国内先进水平，适于工业化生产。⑥该生产工艺在岩石膨化硝铵炸药的基础上进行改进，不增加动力及生产成本，在线人员不变，增强了公司的竞争力，同时满足了不同用户和市场的需要，市场前景巨大。

4 结论

我公司通过对现有岩石型膨化硝铵炸藥生产工艺的技术改进，在原有岩石型膨化硝铵炸药生产线基础上通过配方变更，经过多次试验与配方调整，成功研制出了岩石型低密度膨化硝铵炸药。由于是在原有岩石型膨化硝铵炸药生产线基础上进行技术改进，改进后的生产工艺不增加动力及生产成本，在线人员不变，改进后的生产工艺及过程安全、可靠，产品质量稳定，生产过程容易控制，改进效果十分理想，具有较大的市场潜力，有利于公司市场开拓及发展壮大。

参考文献：

[1]吕春绪，刘祖亮，叶志文，等.膨化硝铵炸药[M].北京：兵器工业出版社，2001.

[2]陈万里.抗水型岩石膨化硝铵炸药的研究[J].煤矿爆破.2003，1（60）：8-9.

作者简介：龙明喜（1984-），男，贵州锦屏县人，本科，工程师/副总经理、总工程师，2007年7月毕业于南京理工大学特种能源工程与烟火技术专业，现主要从事民爆器材生产工作。