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CN1045428C - 固态乳化复合粒状炸药及其制造方法 - Google Patents

固态乳化复合粒状炸药及其制造方法 Download PDF

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Abstract

固态乳化复合粒状药及其制造方法，属炸药类。该炸药以做为粒核的多孔粒状铵油颗粒和做为外覆抗水层且在低于60～70℃时固化的乳胶组成。乳胶由硝酸铵、硝酸钠、十二烷基硫酸钠、水、乳化剂、石蜡、地蜡和交链剂及敏化剂制成；多孔粒状铵油由多孔粒状硝酸铵和柴油组成。制备时将多孔粒状铵油预热处理，然后与乳胶混合均匀，并适时搅动1～3次即可该炸药抗水能力强，可用于有水炮孔；流散性能优良，适用于风动装药设备机械化装药。

Description

固态乳化复合粒状炸药及其制造方法
固态乳化复合粒状炸药及其制造方法，属炸药类。
在民用爆破工程中，特别是在地下矿山，为了提高炮孔装药的作业效率，并保证装药质量，采用风动装药机械设备(如风动装药器)代替手工向炮孔内装填粉状炸药或粒状铵油炸药在国内外都不少见。但是，这两种炸药的抗水性能远远不能满足实际要求。而且，前者易于造成返粉现象，污染工作面空气，有害工人健康，后者则仅适用于大孔径爆破。
目前应用较为广泛的乳化炸药呈脂膏状粘稠物，抗水性好，但不适用于风动机械装药。而以多孔粒状铵油和常规乳化炸药为主要成分混合而成的混合炸药，也不能同时满足抗水性能和风动机械装药两个基本要求。
为弥补现有工业炸药上述之不足，国内外炸药工作者已经进行了不少探索。美国阿特拉斯火药公司(Atlas Powder Co.)在1985年研制出了一种以高氯酸铵(重量百分比为25～41％)作为粒核和敏化剂的粒状乳化炸药(USPatent 4,525,225)。但是，除其高氯酸铵属高感度物质，不利于安全外，这种炸药的抗水性能和爆炸性能均未有具体介绍。
我国云南省东川矿物局将多孔粒状铵油炸药与作为粘稠剂用的膏状乳化炸药混合，发明了一种含高氯酸盐和单质炸药的称为“粒状乳化岩石炸药”的“爆炸混合物”(CN1031362A,1989年)。但是，该种炸药的抗水性能如何，乳化炸药所占比例的大小对风动机械装药的影响，均未见有具体介绍。
ICI澳大利亚控股交易有限公司的Sanders等人在1990年公布的专利(AU9062187)中介绍了将乳胶与多孔粒状铵油、铝粉、空心固体微球混拌而成的一种粒状乳化炸药，其爆炸性能良好，适于机械化装药，但专利说明书也缺乏对其抗水性能的介绍。此外，由于炸药含有高氯酸钠这一高感度组分，不利于生产与使用的安全。
本发明的目的在于提供一种新型炸药，在保证炸药爆炸性能满足一般要求且不使用高感度组分的前提下，使其抗水性好，且适于风动机械装药。
本发明的固态乳化复合粒状炸药由作为粒核的多孔粒状铵油和作为外覆抗水层的乳胶经一定混制工艺复合而成。其中乳胶也是一种乳化炸药，它由分散相、连续相和少量的敏化剂组成。分散相含有硝酸铵、硝酸钠、十二烷基硫酸钠和水；连续相由乳化剂、交链剂、石蜡及地蜡构成。敏化剂为硫磺粉。乳胶组分配比如下：
硝酸铵：一种氧化剂。用量占乳胶总重量的72～80％。
硝酸钠：一种氧化剂，可降低分散相熔点。用量占乳胶总重量的6～12％。
十二烷基硫酸钠：作为晶形改性剂使用，目的在于控制分散相中硝酸铵等无机氧化剂盐的溶解-析晶平衡。用量为乳胶总重量的0.14～0.16％。
水：用量为乳胶总重量的2.7～3.0％。
乳化剂：以聚异丁烯丁二酰亚胺为主要成分的高分子复合乳化剂，适于高温乳化。用量为乳胶总重量的1.5～2.2％。
交链剂：一种羧酸类物质，它也是一种较好的可燃剂，并具有一定的乳化能力。本发明使用的是一种硬脂酸，因其韧性较好，利于乳胶的固化与稳定，从而提高乳胶的抗水能力。其分子式为C18H36O2，用量为乳胶总重量的1.6～2.2％。
石蜡、地蜡：为保证乳胶固化良好，不宜选用液态物质作为可燃剂。石蜡与地蜡在常温下为固态或准固态物质，二者的用量分别占乳胶总重量的1.8～2.2％和0.10～0.15％。
敏化剂：硫磺粉，用以提高炸药的起爆感度，其用量为乳胶总重量的0.0～1.8％。
以上各类组分的总和为100％(重量)。
本发明所使用的多孔粒状铵油由多孔粒状硝酸铵和柴油构成，二者的重量百分比分别为94～96％和4～6％。
固态乳化复合粒状炸药的制造方法可以分为乳胶与多孔粒状铵油的制备及二者的合成造粒加工两部分。制备乳胶所需的设备与常规乳化炸药基本相同，但由于组分选择与配比上的差异，制备工艺参数差别较大。具体步骤为：按比例将硝酸铵、硝酸钠、水和十二烷基硫酸钠加热至125～135℃，使之熔化形成分散相；同时将石蜡、地蜡加热熔化，再加入交链剂与乳化剂并继续加热至120～130℃使之全部熔化，形成连续相；将连续相、分散相与敏化剂混合搅拌6～10分钟，搅拌最大线速度以16～20m/s为宜，制成所需乳胶。多孔粒状铵油的制备十分简单，将多孔粒状硝酸铵与柴油按比例混合，搅拌均匀即可。由于柴油不利于乳胶的稳定，须存放一定时间以使柴油充分浸入硝酸铵颗粒中，方可使用。
在制备乳胶的同时，将浸油良好的多孔粒状铵油预热，使其温度接近乳胶出料时的温度，温差控制在20～40℃以下，使乳胶在二者混合过程中及之后均匀冷却固化，保证乳胶中的氧化剂盐类不致过早析晶而破坏乳胶的内部结构。在乳胶制备完毕时，即与多孔粒状铵油混合并搅拌均匀，之后以1～3小时为时间间隔再搅动1～3次，以免药体凝结。一般在8小时后即可得到呈固态球形颗粒状的最终炸药产品。根据对炸药抗水性能要求的不同，乳胶与多孔粒状铵油的重量比例可分别在20～40％和60～80％之间变化，乳胶比例增大，则炸药抗水性能将相应提高。
本发明的优点在于：将固态乳化炸药包覆在多孔粒状铵油颗粒表面，同时解决了炸药的抗水性与压气输送流散性两个基本问题，适于风动装药设备机械化装药作业和有水炮孔爆破使用。
实施例一：
所用乳胶的配方如下：
  成  分             重量百分比(％)
  乳化剂             2.17
  石  蜡             2.17
  地  蜡             0.10
  交链剂             1.80
  硝酸铵             77.54
  硝酸钠             11.50
  十二烷基硫酸钠     0.14
  硫磺粉             1.80
  水                 2.78
将按以上配方制得的乳胶与预热至65℃的多孔粒状铵油按1∶3的比例掺合搅拌均匀，之后隔两小时再搅动一次，即制成固态乳化复合粒状炸药。炸药性能见表1。
实施例二：
乳胶配方：
  成  分            重量百分比(％)
  乳化剂                1.98
  石  蜡                2.00
  地  蜡                0.10
  交链剂                1.98
  硝酸铵                79.00
  硝酸钠                10.28
  十二烷基硫酸钠        0.15
  硫磺粉                1.80
  水                    2.71
将按以上配方制备的乳胶与预热至约65℃的多孔粒状铵油按2∶3的比例掺合搅拌均匀，之后每隔一个半小时搅动一次，搅动二次后即制成固态乳化复合粒状炸药。炸药性能见表1。
实施例三：
乳胶配方：
  成  分            重量百分比(％)
  乳化剂                2.10
  石  蜡                2.10
  地  蜡                0.16
  交链剂                2.10
  硝酸铵                79.90
  硝酸钠                9.96
  十二烷基硫酸钠        0.15
  硫磺粉                0.64
  水                    2.89
将按以上配方制备的乳胶与预热至约75℃的多孔粒状铵油按3∶8的比例掺合搅拌均匀，之后每隔二小时搅动一次，搅动二次，即制成固态乳化复合粒状炸药。炸药性能见表1。
     表1固态乳化复合粒状炸药基本性能
实施例    一      二       三     备注
外观形态 球形颗粒   球形颗粒极小部分为粉末状 球形颗粒
装药密度(g/cm3)    1.15     1.25      1.18
起爆能  单发雷管   单发雷管  100g起爆药卷 约束条件为φ40mm钢管
殉爆距离(cm)     10     12      8
爆速(m/s)    3200     3450     2800
抗水性能 强 更强 强 浸水一小时后起爆传爆良好为抗水性能强

Claims (3)

1、一种固态乳化复合粒状炸药，其特征在于它由做为粒核的多孔粒状铵油和做为外覆抗水层且在低于60～70℃时固化的乳胶组成；多孔粒状铵油由重量百分比分别为94～96％和4～6％的多孔粒状硝酸铵和柴油经均匀混合而成；乳胶由分散相、连续相和少量的敏化剂组成，其组分与配比如下：
其分散相组分与配比为：
成  分               百分比(％)
硝酸铵               72～80
硝酸钠               6～12
十二烷基硫酸钠       0.14～0.16
水                   2.7～3.0
其连续相组分与配比为：
乳化剂               1.5～2.2
交链剂               1.6～2.2
石  蜡               1.8～2.2
地  蜡               0.10～0.15
以及
敏化剂               0.0～1.8
以上各组分比例均为重量百分比，各组分累积为100％(重量)。
2、根据权利要求1所述的炸药，其特征是乳胶中的乳化剂是以聚异丁烯丁二酰亚胺为主要成分的高分子复合乳化剂：敏化剂是硫磺粉；交链剂是一种硬脂酸，其分子式为C18H36O2；乳胶和多孔粒状铵油的重量百分比为20～40％和60～80％。
3、一种制造如权利要求1或2所述炸药的方法，其特征是将乳胶的分散相加热至125～135℃溶解熔化，形成分散相液体；将乳胶的连续相加热至120～130℃熔化，形成连续相液体，将此二种液体与敏化剂混合并搅拌6～10分钟，最大线速度16～20m/s，使之乳化成乳胶，在制备乳胶的同时对多孔粒状铵油进行预热处理，使其温度接近乳胶出料时的温度，温差控制在20～40℃以下为宜；然后将制备好的乳胶与多孔粒状铵油混合搅拌均匀，并以1～3小时为时间间隔重复搅动1～3次，即制成固态乳化复合粒状炸药。
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