影響乳化炸藥產(chǎn)品質(zhì)量的工藝條件研究

杜文杰

中國葛洲壩易普力股份有限公司 重慶 401147

1 乳化溫度及流量對乳化炸藥產(chǎn)品質(zhì)量的影響

乳化環(huán)境溫度要求與水、油相溫度相匹配。如果乳化溫度低于水溶液的結(jié)晶點和油相材料的熔點，則不利于形成良好的W/O乳液基質(zhì)。相反，如果乳化溫度過高，乳化劑分子的吸附能力會減弱，油水兩相界面膜的強(qiáng)度不足以使乳化炸藥的穩(wěn)定性變?nèi)酢ＭǔＨ榛^程的溫度會選定在100-110℃。流量控制是乳化過程中另一個需要控制的關(guān)鍵節(jié)點。水相進(jìn)入到油相的速度太快，系統(tǒng)便不能保證足夠的多余油相隨時分散水相溶液，甚至導(dǎo)致油-水分離，不能形成乳液膠體；如果混合速度太慢，一旦形成乳液膠體，隨后的氧化劑水相溶液也會分散到黏性乳液膠體中，不利于形成穩(wěn)定的乳液膠體。在油水兩相混合時，水相一般應(yīng)以35kg/min的速度加入油相中，按照攪拌從慢速到快速將水相加入油相的方法[1]。

2 密度調(diào)整劑得影響

在炸藥生產(chǎn)中敏化劑是重要的成分，這種材料的添加會讓炸藥中出現(xiàn)小氣泡，進(jìn)而調(diào)整炸藥能量和敏度。鈍感炸藥在敏化劑的作用下能夠達(dá)成傳爆與起爆目的。當(dāng)前比較常用的調(diào)整劑包括膨脹珍珠巖與化學(xué)發(fā)泡劑。在工藝條件的變化以及數(shù)量的調(diào)整下，完成炸藥密度的有效控制。無機(jī)發(fā)泡劑是目前國內(nèi)企業(yè)最常使用的材料，該材料在炸藥中占比0．1%至0．5%。其成分包括醋酸、亞硝酸鈉、促進(jìn)劑。由于亞硝酸鈉在接觸酸的時候會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)變成亞硝酸，隨后產(chǎn)生氮?dú)猓杂兄艋淖饔谩８鶕?jù)實驗，為了保障炸藥小氣泡能夠均勻分布，可以在發(fā)泡劑當(dāng)中加入定量硝酸銨與尿素。如果使用亞硝酸鈉一般需要再加入0．05%左右的硫氰酸根化合物，該材料可以進(jìn)一步加快敏化反應(yīng)速度。為加快氮?dú)猱a(chǎn)生速度則可以加入0．01%的胺類化合物。影響炸藥敏化的因素包括溫度、敏化劑用量。其中溫度和乳膠基質(zhì)黏度為反比關(guān)系，而乳膠基質(zhì)黏度將直接作用于氣泡穩(wěn)定性。也就是說溫度越高那么氣泡產(chǎn)生速度就越高。當(dāng)溫度過低就無法保障氣泡數(shù)量、氣泡質(zhì)量，進(jìn)而影響裝藥效果，甚至是產(chǎn)品存儲期限。

3 乳化劑對乳化炸藥產(chǎn)品質(zhì)量的影響

在乳化炸藥的生產(chǎn)中，乳化劑用量雖然僅占整個系統(tǒng)的2%-3%，但卻是最重要的組分之一，其主要功能是能夠降低系統(tǒng)的活化能，提高界面膜的強(qiáng)度和致密性。國內(nèi)普遍應(yīng)用的乳化劑分兩種，即單一組分乳化劑（丁二酸酐衍生物類）和復(fù)合乳化劑，復(fù)合乳化劑是基于單一乳化劑組成上添加少量堿金屬硬脂酸鹽等乳化助劑復(fù)配而成，或者由兩種單一乳化劑按不同濃度復(fù)配而成。如表1所示，選擇不同的乳化劑對乳化炸藥的質(zhì)量有很大的影響，其中多組分的復(fù)合乳化劑比單一或二組分的乳化劑更能提高炸藥的穩(wěn)定性和爆炸性能。因此在選擇乳化劑種類時優(yōu)先選擇復(fù)合乳化劑。如表1所示。

4 液態(tài)硝酸銨pH值對乳化炸藥穩(wěn)定性的影響

（1）高低溫循環(huán)實驗。乳化炸藥是W/O結(jié)構(gòu)，外相由石油類產(chǎn)品形成油膜，內(nèi)相是以硝酸銨為主的并在高溫下形成的過飽和溶液。W/O型的乳化液，在外界環(huán)境溫度的不斷變化時，必然會使乳化膠體破壞，導(dǎo)致結(jié)晶析出，影響爆轟。我們可以針對這一特性，將乳化炸藥反復(fù)置于低溫環(huán)境和高溫環(huán)境中，人為地破壞炸藥的W/O結(jié)構(gòu)，并在每次高低溫循環(huán)后觀察炸藥的變化和對炸藥進(jìn)行性能檢測，以便能在較短的時間內(nèi)預(yù)測乳化炸藥的儲存穩(wěn)定性。

（2）實驗結(jié)果。為了試驗的準(zhǔn)確性，本文通過對檢測樣品進(jìn)行20次高低溫循環(huán)試驗，并每5次循環(huán)后對檢測樣品做一次爆速測試。通過觀察檢測樣品在高低溫循環(huán)實驗后爆速的變化情況，來判斷乳化炸藥自身的貯存穩(wěn)定性。在實際生產(chǎn)過程中，液態(tài)硝酸銨pH值在4．2-6．0時所生產(chǎn)出的乳化炸藥起始爆速在4750-5350m/s之間。通過表1反映出，在進(jìn)行高低溫循環(huán)試驗后，乳化炸藥的爆炸速度便隨著高低溫循環(huán)試驗次數(shù)的增多而下降。在高低溫循環(huán)試驗20次后，液態(tài)硝酸銨pH為4．5-5．5時制造的乳化炸藥沒有出現(xiàn)拒爆現(xiàn)象，而且爆速均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)。而在制藥配方相同的情況下，液態(tài)硝酸銨pH為4．2的乳化炸藥，則在高低溫循環(huán)試驗20次時出現(xiàn)拒爆現(xiàn)象。液態(tài)硝酸銨pH為6．0時，在經(jīng)過高低溫循環(huán)試驗20次后，炸藥爆速已降至國家標(biāo)準(zhǔn)以下。

（3）常溫儲存實驗驗證。為驗證高低溫試驗的準(zhǔn)確性，本文對液態(tài)硝酸銨pH為4．2、5．0、6．0時所生產(chǎn)的乳化炸藥進(jìn)行儲存期試驗，并對數(shù)據(jù)性進(jìn)行記錄[2]。

5 結(jié)語

原材料與乳化、敏化工藝都會對乳化炸藥產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。因此本文對原材料與工藝條件的研究提供了參考依據(jù)：油相原料優(yōu)先選擇熔點為90-100℃且黏度在3．0Pa·s左右；復(fù)合乳化劑可有效提高乳化炸藥的產(chǎn)品穩(wěn)定性，且乳化溫度通常控制在100-110℃；水相溶液溫度應(yīng)控制在95-110℃，根據(jù)pH值調(diào)整酸性催化劑的用量；冷卻水溫度一般采用5-20℃，基本可以滿足冷卻降溫的需求；根據(jù)氣候的變化調(diào)節(jié)溫度，通常敏化溫度控制在45-55℃為宜[3]。