深水耐壓型乳化炸藥的配方研究

侯志明

（福建省海峽科化股份有限公司永安分公司工業炸藥研究所，福建三明366000）

深水耐壓型乳化炸藥的配方研究

侯志明

（福建省海峽科化股份有限公司永安分公司工業炸藥研究所，福建三明366000）

在深水壓力作用下，乳化炸藥的爆轟性能會在一定程度上衰減，人們將其稱之為“壓力減敏”現象。爆轟性能的衰減程度與乳化炸藥的組分有很大關系。通過優化乳化炸藥配方中的乳化劑、敏化劑，獲得了一種深水抗壓性能和爆轟性能優良的乳化炸藥。現場進行乳化炸藥0～0.4 MPa水下抗壓試驗，得到該炸藥爆速指標變化。利用炸藥爆轟原理，采用自行設計的乳化炸藥抗水抗壓試驗裝置，通過改變靜水表面壓力獲取試驗數據。經過對試驗數據的分析，最終調整出乳化炸藥的敏化劑、乳化劑和油相等最佳配方設計。

乳化炸藥；爆炸性能；玻璃微球；敏化方式

本文對福建海峽科化永安分公司的巖石型乳化炸藥進行深水爆破試驗和現場實測，發現巖石型乳化炸藥在不同的水下深度浸泡一段時間后，測得的性能數據下降得非常快，達到一定深度后還會出現拒爆現象，特別是爆速和抗水性能兩大指標下降得非常突出。在實際工作中，利用現場測試的數據繪制出水壓對巖石型炸藥性能爆速指標的變化趨勢圖，發現巖石型炸藥爆速指標下降趨勢過大，無法滿足水下工程爆破的需要，所以，本文進一步闡述了實際結果與預期結果不相符的原因，并提出乳化炸藥配方設計方案的修正建議。

1 HLC型2號巖石乳化炸藥配方和生產工藝

HLC連續生產線在我公司年產1萬多噸，其質量指標和儲存性能達到或超過同類領先產品。該炸藥現流行2種敏化方式，一種是發泡劑化學敏化型，另一種是珍珠巖物理敏化型。HLC型乳化炸藥配方如表1所示，其生產流程是：液態硝酸銨、硝酸鈉送至水相罐溶合；復合臘和復合乳化劑經溶解后送至油相罐保溫；通過微型自動控制計量進行連續初乳、精乳、冷卻、敏化；最后裝藥、包裝、裝箱入庫。

2 乳化炸藥配方調整

為了提高乳化炸藥在水下爆破的做功能力，減小水下壓力對炸藥性能的阻滯，在炸藥生產工藝和流程穩定不變的情況下，考慮對2號巖石乳化炸藥的敏化方式和炸藥配方進行篩選式試驗，調試出最佳配方方案。目前，根據最佳配方制作出的乳化炸藥已能滿足水下工程爆破的生產需要。

在國內現行使用的2號巖石乳化炸藥產品的基礎上，通過對乳化炸藥產品結構的優化重組和組分機制的升級改造，克服了2號巖石乳化炸藥的減敏缺陷，提高了其抗水耐壓性能。在工作過程中，根據理論和實踐的最優設計，確定深水耐壓乳化炸藥的最優組分及結構。

表1 HLC型乳化炸藥配方

乳化炸藥的性能不僅受配方組成的影響，還與生產工藝有關。乳化炸藥的工業化生產工藝、設備簡單，易于操作且具有良好的安全性，因此，在設計乳化炸藥的配方時，要考慮配方設計與生產工藝的平衡和配方組成的匹配度，以達到乳化炸藥的生產需求。乳化炸藥的配方設計一般是在乳液穩定理論、爆轟理論和氧平衡原理等理論的基礎上，通過調節配方組成得到的。由于乳化劑、敏化劑和油相材料對乳化炸藥的性能有重要影響且含量一般很少，所以，在保持其他組分組成不變的情況下，微調乳化劑、敏化劑和油相材料的種類和含量并不會對乳化炸藥氧平衡產生較大的影響。通過單因素實驗考察乳化劑種類和含量、敏化劑種類和含量和油相材料種類對乳化炸藥深水抗壓性能和爆轟性能的影響，優化并確定深水抗壓型乳化炸藥的最佳配方。

2.1 乳化劑對乳化炸藥性能的影響

以乳化力為衡量指標對比、研究了3種乳化劑span-80、丁二酞亞胺類及其衍生物、復合乳化劑的乳化性能，分別稱取質量分數為2%以上3種乳化劑的二甲苯溶液，析出3 mL二甲苯分別需要40.5 min、198.5 min和79.5 min。由此可以看出，span-80乳化力最大，但是，span-80為低分子乳化劑，具有較大的親水基團和較小的親油基團；丁二酞亞胺類及其衍生物為高分子乳化劑，在較小的剪切作用下比較難乳化，但其對乳化炸藥的儲存性能能將油相與水相緊密相連，結合乳化炸藥SGR生產線工藝，加入質量分數為2%的相關溶液，制備出3種乳化劑相應炸藥，最后分別在帶壓0.4 MPa的測試裝置中測出爆速，實驗結果如表2所示。

表2 乳化炸藥爆速對比

表2能夠反映出在現有乳化炸藥生產設備和工藝下，用復合乳化劑制備出的乳化炸藥爆速最高，經高低溫交變循環實驗測出該炸藥的儲存性能也比較好。因此，選定復合乳化劑作為深水耐壓型乳化炸藥的配方組分。

2.2 敏化劑對乳化炸藥性能的影響

以復合乳化劑為乳化劑，用亞硝酸鈉、珍珠巖、玻璃微球以0.2%，2%，2%的質量分數分別制備出乳化炸藥，考察它們的深水抗壓性能和爆轟性能，水、油相配方不變。另外，在帶壓0.4 MPa的測試裝置中測出爆速，實驗結果見表3.

表3 乳化炸藥爆速對比

從表3中可以看出，在0.4 MPa水壓下，玻璃微球制備出的乳化炸藥爆速指標最高，亞硝酸鈉最低，說明乳化炸藥性能受敏化劑種類的影響大。空也玻璃微球是一種內部封存有氣體的封閉型氣泡載體，將其加入乳膠基質中均勻分布而達到敏化目的。由于玻璃微球表面較為光滑，因此，制備的乳化炸藥敏化效果優良，具有較高的爆轟性能。由于其本身具有較高的抗壓強度，當受到水壓作用時，空也玻璃微球破裂造成的敏化中也的損失很少，這也是采用玻璃微球敏化的乳化炸藥具有較好的深水抗壓性能和爆轟性能的主要原因。因此，選定玻璃微球為深水耐壓型乳化炸藥的配方組分。

3 新配方乳化炸藥與2號巖石乳化炸藥深水抗壓性能對比

圖1 深水耐壓型乳化炸藥爆破試驗裝置

如圖1所示，采用自行設計的抗水抗壓試驗裝置完成2號巖石乳化炸藥爆速的測定，分別對水下不同深度對應的不同靜水壓力0 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa進行現場爆速測定，獲得2號巖石乳化炸藥、新配方乳化炸藥爆速數據和水下靜水壓力的變化趨勢圖。2號巖石乳化炸藥、新配方乳化炸藥爆速數據如表4所示，水下靜水壓力的變化趨勢如圖2所示。

表4 水壓作用下HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸藥的爆速測定結果

圖2 水壓作用下HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸藥的爆速變化圖

圖2所示的變化曲線能夠反映出靜水壓力體系下3種炸藥的爆速變化規律。隨著攜帶炸藥的抗水抗壓裝置不斷深入水下，對炸藥的靜水壓力不斷增大，炸藥的性能指標爆速值也隨之下降。至此可以得出以下3點結論：①初始值表示3種炸藥0壓力下爆速測出的結果，也是新配方最大，HLC-1次之，HLC-2最小。這說明，新配方炸藥的爆炸性能是最優的。②炸藥在水下的深度不斷增大，導致其在水下炸藥的密度不斷變大，炸藥的微孔氣泡在減少，炸藥的爆炸性能在降低。這說明，3種炸藥均存在“壓力減敏”現象。③新配方曲線下降趨勢K值最小，HLC-2次之，HLC-1下降趨勢K最大。這說明，新配方乳化炸藥深水抗壓性能最好，而對于敏化方式的選擇，物理敏化比化學敏化更好。

4 結束語

通過對乳化炸藥油水相體系中組分變化的研究，證明新配方組分材料的調整對乳化炸藥的爆炸性能和深水抗壓的性能有一定的影響。在水壓的作用下，HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸藥的爆速變化對乳化炸藥在深水下爆炸性能的變化有一定指導作用。在炸藥零氧平衡原則下，優選出乳化炸藥配方組分的種類和含量，研制出一種爆炸性能好、深水抗壓性能好、無環境污染的深水耐壓型乳化炸藥。在此基礎上，仍有一些問題需要進一步研究和探討，主要有以下3點：①深水環境中炸藥爆轟穩定性、猛度、做功能力等相關爆炸性能的研究。②制造深水耐壓型乳化炸藥的關鍵技術是爆炸性能的提高。由于炸藥在某一特定條件下會產生極強的破壞力，因此，其生產過程應該是嚴格控制的。基于這一點，針對生產實際情況，對深水耐壓型乳化炸藥的熱感度、撞擊感度、雷管感度進行了試驗研究。③將研究成果與深水爆破工程實踐相結合，檢驗該炸藥是否能夠較好地用于深水環境的爆破作業中。

［1］王麗麗.乳化炸藥的改性及工藝研究［D］.太原：中北大學，2008.

［2］徐乾.深水抗壓型乳化炸藥的制備及性能研究［D］.南京：南京理工大學，2016.

本文部分參考文獻因著錄項目不全被刪除。

〔編輯：白潔〕

O381

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.072

2095－6835（2017）14－0072－03