乳化炸藥珍珠巖物理敏化技術(shù)探討

汪書生+++陳建國(guó)+++蔣文奇

摘 要：乳化炸藥泛指一類用乳化技術(shù)制備的油包水（W/O）乳膠型抗水工業(yè)炸藥，它是以氧化劑水溶液的微細(xì)液滴為分散相，懸浮有分散氣泡或空心，膨脹珍珠巖或其它一些多孔材料的似油類材質(zhì)構(gòu)成連續(xù)介質(zhì)，形成一種油包水型的特殊乳狀液體系。乳化炸藥具有優(yōu)良的抗水性能、穩(wěn)定性能、爆炸性能、安全性能，且生產(chǎn)工藝成熟，連續(xù)化、自動(dòng)化程度高，走向智能化發(fā)展方向，其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，安全性有保障，能夠滿足各種爆破作業(yè)的需要。

關(guān)鍵詞：乳化炸藥；珍珠巖；技術(shù)探討

乳化炸藥須含有氣泡以使該炸藥具有較好的爆轟感度，通常引入氣泡有兩種：一種是化學(xué)敏化，一種是物理敏化?；瘜W(xué)敏化是利用一些化學(xué)物質(zhì)在特定的條件下反應(yīng)產(chǎn)生氣體，這些氣體以微小氣泡的形態(tài)均勻分布在乳化炸藥中來(lái)調(diào)節(jié)乳化炸藥密度，從而提高乳化炸藥的爆轟感度，這種敏化炸藥的方法成本低，操作簡(jiǎn)便快捷，但發(fā)泡速度較難控制，穩(wěn)定性較差，由于受外界溫度的關(guān)系，存在后續(xù)發(fā)泡，主要有化學(xué)敏化有H發(fā)泡劑和亞硝酸鈉。物理敏化主要有珍珠巖、玻璃微球和塑料微球等，采用珍珠巖敏化最基本的要求是多微孔、不滲水、孔壁堅(jiān)硬而且厚薄適宜以及粒度分布適中，且不能溶解于硝酸銨等氧化劑溶液中或乳膠基質(zhì)中，確保大量封閉的截留氣體敏化氣泡敏化工序，儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中可以穩(wěn)定存在，能夠保證在起爆時(shí)形成較多的熱點(diǎn)。膨脹珍珠巖敏化得到的乳化炸藥藥體硬度大，形成好，易裝藥，是現(xiàn)在最為常用的一種敏化方式。

1 膨脹珍珠巖性質(zhì)

珍珠巖是由酸性火山玻璃質(zhì)熔巖經(jīng)破碎、預(yù)熱熔燒而制成的，它是一種白色多孔性松散顆粒物料，珍珠巖具有膨脹性能的內(nèi)在因素，是它的玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)和體內(nèi)含有足以引起玻璃質(zhì)膨脹的結(jié)合水，在珍珠巖形成過(guò)程中，從火山噴發(fā)出來(lái)的熾熱硅酸鹽巖漿急速冷卻而固結(jié)為玻璃態(tài)，存在于巖漿中的水蒸汽因巖漿聚燃冷凝而來(lái)不及逸散，凝析于玻璃質(zhì)內(nèi)，形成許多微小的小水泡體，分散于玻璃質(zhì)中，當(dāng)突然把珍珠巖置于高溫下時(shí)，其小水泡體重的水份急速汽化，產(chǎn)生向外逸散的蒸汽壓，而玻璃質(zhì)因沒(méi)有固定的熔點(diǎn)，在高溫下迅速軟化變成粘稠狀態(tài)，阻止小水泡體內(nèi)水蒸汽擴(kuò)散。適當(dāng)?shù)谋簾龡l件，能使小水泡體充分膨脹，便形成了具有蜂窩狀微孔結(jié)構(gòu)的膨脹珍珠巖。主要應(yīng)用于建材、保溫、隔音、乳化炸藥敏化劑，是一種低廉的夾帶氣體的固體密度調(diào)節(jié)劑。主要的化學(xué)成分有SiO2、AL2O3、CaO等，外觀白色多孔性的松散顆粒，無(wú)肉眼可見(jiàn)雜質(zhì)，堆積密度：40kg/m3～60kg/m3，粒度：20目～80目范圍（≥90%），憎水性：250mL水通過(guò)100g樣品，回收≥190mL（憎水性珍珠巖測(cè)次項(xiàng)目）。

2 膨脹珍珠巖敏化機(jī)理

熱點(diǎn)學(xué)說(shuō)認(rèn)為，在起爆能量的作用下，產(chǎn)生的熱來(lái)不及均勻地分布到全部試樣上，而是集中在試樣個(gè)別的小點(diǎn)上，在這些小點(diǎn)上溫度達(dá)到高于爆發(fā)點(diǎn)的值時(shí)，就會(huì)在這些小點(diǎn)處開始爆炸，這些溫度很高的局部小點(diǎn)成為熱點(diǎn)。通常膨脹珍珠巖的粒度越小，含水炸藥中所含的敏化微氣泡越多，炸藥的起爆感度就越高，炸藥的爆炸性能就越好。當(dāng)膨脹珍珠巖粉體顆粒充分分散乳化基質(zhì)中，形成相對(duì)混勻的體系，受到起爆沖擊作用下，其顆粒內(nèi)所含的微氣泡首先受到絕熱壓縮，與炸藥瞬間混合發(fā)生作用，形成熱點(diǎn)，引起乳化炸藥的爆炸。

熱點(diǎn)學(xué)說(shuō)認(rèn)為，熱點(diǎn)的形成和發(fā)展大致經(jīng)過(guò)以下幾個(gè)階段。

2.1 熱點(diǎn)的形成階段。

2.2 熱點(diǎn)的成長(zhǎng)階段，即以熱點(diǎn)為中心向周圍擴(kuò)展的階段，其主要表現(xiàn)形式是速燃。

2.3 低爆速階段，即由燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榈捅Z的過(guò)渡階段。

2.4 穩(wěn)定爆轟階段

膨脹珍珠巖是乳化炸藥等含水炸藥較有效的敏化劑，實(shí)踐證明了其所含微氣泡敏化的正確性。膨脹珍珠巖具有較大的比表面積和總表面積、適中的孔徑分布及較大的累積孔體積和累計(jì)空面積，為膨脹珍珠巖具有敏化作用和密度調(diào)節(jié)作用找到了最直接的根據(jù)。

3 珍珠巖敏化影響因素

3.1 憎水性對(duì)乳化炸藥的儲(chǔ)存影響

珍珠巖可分為膨脹性珍珠巖和憎水性珍珠巖，膨脹性珍珠巖是由酸性火山玻璃質(zhì)熔巖經(jīng)破碎、預(yù)熱熔燒而制成的，是一種白色多孔性松散顆粒物料，珍珠巖孔未作處理；而憎水性珍珠巖改變膨脹性珍珠巖從親水性轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉裕菍⒃魉畡﹪娡康脚蛎浶哉渲閹r表面，使憎水劑在膨脹性珍珠巖表面穩(wěn)定成膜。使用膨脹性珍珠巖做為敏化劑時(shí)，敏化和儲(chǔ)存時(shí)基質(zhì)容易進(jìn)入珍珠巖孔，造成破乳的現(xiàn)象，一般使用憎水性珍珠巖時(shí)，儲(chǔ)存時(shí)間可以延長(zhǎng)50天左右。

3.2 珍珠巖堆積密度對(duì)乳化炸藥的性能的影響

珍珠巖的堆積密度是珍珠巖的重要的技術(shù)指標(biāo)，它與珍珠巖的材質(zhì)和膨脹系數(shù)有很大的關(guān)系，正常情況下，隨堆積密度增大，珍珠巖內(nèi)所含的氣泡減少，影響敏化效果，隨堆積密度減小，珍珠巖內(nèi)所含的氣泡增加，珍珠巖的強(qiáng)度差，攪拌時(shí)抗破碎能力差，也影響敏化質(zhì)量，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明堆積密度在40kg/m3～60kg/m3時(shí)，適合現(xiàn)在炸藥生產(chǎn)工藝需要，炸藥的綜合性能較好。

3.3 珍珠巖粒度對(duì)乳化炸藥性能的影響

珍珠巖粒度是珍珠巖在膨脹破碎時(shí)形成的珍珠巖的顆粒大小，顆粒理論上講，顆粒越小，粉塵越多，有效氣泡越少，影響炸藥性能，顆粒越大，有效氣泡含量越多，有利于炸藥的性能提高，但在我們現(xiàn)在的生產(chǎn)實(shí)際條件下，珍珠巖強(qiáng)度一定的條件下，顆粒越大，攪拌時(shí)破損越多，有效利用的也越少，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比，珍珠巖力度在40目～80目之間有利于炸藥整體性能。

3.4 珍珠巖的含量對(duì)乳化炸藥的影響

珍珠巖的含量對(duì)乳化炸藥的性能影響很大，在一定的范圍內(nèi)，增加珍珠巖的含量，有利于提升乳化炸藥性能提高，但量增加到一定的時(shí)候，珍珠巖是惰性物質(zhì)，隨著增加不利于乳化炸藥性能，實(shí)踐證明珍珠巖的含量在3%左右，炸藥總體性能較好。

3.5 基質(zhì)溫度對(duì)乳化炸藥性能的影響

乳化炸藥基質(zhì)溫度對(duì)珍珠巖敏化影響較大，溫度太高，基質(zhì)更容易進(jìn)入珍珠巖孔內(nèi)，珍珠巖內(nèi)所含的有效氣泡使用率大大的降低，溫度太低，基質(zhì)粘度更大，攪拌時(shí)珍珠巖容易擠碎，粒度變小，珍珠巖內(nèi)所含的有效氣泡使用率也大大的降低。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況溫度在45℃～55℃時(shí)，敏化效果較好。

3.6 攪拌時(shí)間對(duì)乳化炸藥敏化效果的影響

珍珠巖是松散顆粒狀物質(zhì)，珍珠巖在攪拌器內(nèi)受攪拌槳的作用，與基質(zhì)摩擦，攪拌時(shí)間越長(zhǎng)，擠碎的幾率越大，珍珠巖的有效氣泡使用量就大大的減少，影響炸藥性能，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況一般攪拌時(shí)間在50s～70s內(nèi)效果較好。

3.7 此外珍珠巖本身的強(qiáng)度、基質(zhì)的PH值、炸藥油相材料的熔點(diǎn)、敏化器的結(jié)構(gòu)等因素也直接影響珍珠巖敏化，影響炸藥相關(guān)性能指標(biāo)。

4 結(jié)束語(yǔ)

內(nèi)在因素珍珠巖的憎水性、堆積密度、粒度、加入量及本身的強(qiáng)度，外在因素?cái)嚢钑r(shí)間、敏化器結(jié)構(gòu)、基質(zhì)的PH值、炸藥油相材料的熔點(diǎn)等影響乳化炸藥敏化，也直接影響炸藥的各項(xiàng)性能指標(biāo)。

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