高溫敏化工藝對乳化炸藥性能的影響

俞樟林

（福建海峽科化股份有限公司福安分公司，福建寧德 355000）

1 概述

乳化炸藥屬于氧化劑水溶液當中一種微細的液滴，其屬于分散相，可以在含有多孔性材料、分散氣泡或者空心玻璃微球等物質當中懸浮，從而會變化成一種油包水型的相關乳化體系。乳化炸藥安全性能方面相對較好，廣泛用于基礎設施建設以及礦山開采過程中。目前我國乳化炸藥的生產(chǎn)已經(jīng)規(guī)模化和持續(xù)化，對于我國社會經(jīng)濟的發(fā)展有著重要的推動作用。本文主要針對高溫敏化工藝對乳化炸藥性能的影響進行探究。

2 高溫敏化工藝概述

動態(tài)敏化器是我國乳化炸藥生產(chǎn)敏化工序所采取的主要敏化技術，敏化劑是乳化炸藥生產(chǎn)過程中的重要組分，采取敏化技術可以解決乳化炸藥中夾雜水分引起的炸藥引爆問題，提高炸藥爆破的安全性。化學敏化指的是在一定的條件和環(huán)境下使乳化炸藥中的化學成分發(fā)生反應并產(chǎn)生氣體的過程，這些氣體可以均勻分布在乳化炸藥里面，以對炸藥的密度進行調(diào)節(jié)，提高炸藥爆轟的敏感度。化學乳化方法操作簡便快速，成本較低，但是該方法穩(wěn)定性較差，難以控制發(fā)泡的速度。高溫敏化技術可以有效解決化學敏化技術存在的問題和不足，在高溫理化技術實際應用的過程中，工作人員需要在配比的基礎上配制炸藥的油相以及水相，可以通過微機來完成進入到預乳罐的粗乳自動化測試，然后泵送到靜態(tài)混合器當中，之后可以利用乳膠在螺桿泵的基礎上送到混合器中，此時溫度在90℃左右。在敏化劑自動控制系統(tǒng)的作用下，可以按照相關比例定量將乳化液泵送到混合器內(nèi)，均勻混合并發(fā)泡。混合之后，炸藥的黏度相對較低，流動性良好，產(chǎn)能較大。

靜態(tài)分散器是高溫敏化供應結構組成的關鍵部分，是一種管道式的結構，無外在動力和機械攪拌，充分利用十字交叉型分散單元以及管道內(nèi)螺旋形結構形成的穩(wěn)流作用，對發(fā)泡劑和膠體進行多次分散混合，使得發(fā)泡劑能夠細致均勻地分散到系統(tǒng)當中，對乳膠體系實現(xiàn)完全敏化的作用，從而可以生產(chǎn)出性能穩(wěn)定可靠的乳化炸藥。高溫靜態(tài)敏化工藝技術具有快速便捷的特征，靜態(tài)分散器結構簡單，易于清洗維護和保養(yǎng)，操作方便，是在線高溫敏化裝藥的基本組成部分。整個過程中，極大地提升了炸藥生產(chǎn)的安全性和可靠性，減少爆破事故的發(fā)生，同時也能夠有效提升乳化炸藥的爆炸性能和存儲性能。同時，高溫靜態(tài)敏化工藝技術也能夠大幅減少設備的維護成本和運行成本，降低了生產(chǎn)過程中的能源資源消耗，起到節(jié)能減排的作用[2]。

3 高溫敏化技術特點

高溫敏化應用了全化學的敏化技術，敏化劑應用的原材料是敏化促進劑A、促進劑C、促進劑B、促進劑D和亞硝酸鈉。按照不同的生產(chǎn)品種選擇促進劑和亞硝酸鈉，進而形成水溶液敏化劑，并且通過不同的添加手段來完成炸藥敏化。選取促進劑A、促進劑B以及亞硝酸鈉作為敏化劑構成成分，利用調(diào)節(jié)敏化促進劑A以及促進劑B來完成敏化反應速度方面的控制。在常溫環(huán)境當中，敏化劑的溶液位于化學反應亞穩(wěn)定的情況。隨著較為緩慢的化學反應，敏化劑溶液的存放時間不應該大于2d。伴隨著不斷提升的溫度，反應速度也越來越快。當溫度超過89℃的時候，將會發(fā)生劇烈的反應。

高溫的敏化技術利用配制完成的敏化劑，定量投入到高溫乳膠基質內(nèi)，并且通過敏化劑分散到高溫乳膠基質系統(tǒng)。在高溫環(huán)境當中，敏化劑逐漸實行敏化反應，進而出現(xiàn)生態(tài)產(chǎn)物。在炸藥裝藥位于高溫的乳膠狀態(tài)下，藥卷入到冷卻槽之后，降低了乳膠基質的溫度，抑制敏化反應。當結束敏化反應之后，敏化時間也就是乳膠基質在敏化器到進水槽的時間。應用藥卷冷卻的降溫抑制反應來實施，實現(xiàn)了對敏化時間進行控制的效果。

高溫的化學敏化工藝在敏化劑添加進乳膠基質一直到裝藥成卷，炸藥都在連續(xù)的封閉狀態(tài)。在高溫情況下，敏化劑反應時間按照物料的管道大小存在一定的變化。敏化反應時間主要表現(xiàn)在藥卷到輸送帶中停留的時間。利用調(diào)節(jié)裝藥之后冷卻槽輸送帶運行速度，對藥卷在輸送帶當中停留時間進行控制，進而完成了控制敏化時間的目的。

4 高溫敏化工藝對乳化炸藥性能的影響

4.1 對乳化炸藥爆炸性能的影響

高溫敏化工藝在乳化炸藥生產(chǎn)中的應用能夠有效提升炸藥整體的爆破性能，工作人員通過將低溫敏化生產(chǎn)線以及高溫敏化生產(chǎn)線生產(chǎn)的已經(jīng)存放十天左右的乳化炸藥性能參數(shù)進行研究，研究爆速、猛度以及殉爆距離，取平均值作圖可以發(fā)現(xiàn)低溫敏化生產(chǎn)線，乳化炸藥的爆破速度和猛烈程度要高于高溫敏化生產(chǎn)線。高溫敏化生產(chǎn)線乳化炸藥的殉爆距離則比低溫敏化生產(chǎn)線的殉爆距離高。與動態(tài)敏化方式不同，靜態(tài)敏化器內(nèi)不存在轉子，該敏化器分為前后兩段，前段內(nèi)設有網(wǎng)狀分散器，后端裝有十字交叉葉片構成的分散器，使用時，靜態(tài)單元不發(fā)生轉動，而是發(fā)泡劑與乳膠基質的混合物在螺桿泵輸送壓力推動下，強行通過敏化器，混合物首先被分散成無數(shù)細條，接著被十字形分散器反復剪切，使發(fā)泡劑與乳膠基質均勻混合，與動態(tài)敏化方式相比，靜態(tài)敏化方式發(fā)泡劑與基質的混合速度明顯減慢，均勻度亦顯然不足，而且易產(chǎn)生大氣泡，靜態(tài)敏化方式生產(chǎn)產(chǎn)品的爆炸性能及貯存穩(wěn)性亦存在一定差異，生產(chǎn)實踐證明：同等條件下，靜態(tài)敏化產(chǎn)品較動態(tài)敏化產(chǎn)品爆速低100～200m/s，猛度減少0.5mm左右，殉爆性能指標沒有明顯差別。敏化氣泡能否做到細密均勻，主要取決于發(fā)泡劑反應速率和其與炸藥基質混合速率的大小比較。如混合速率大于反應速率，則敏化生成的氣泡細密且均勻，產(chǎn)品的爆炸性能高、貯存穩(wěn)定，反之，如反應速率大于混合速率，則容易生成大氣泡，產(chǎn)品爆炸性能差，且貯存不夠穩(wěn)定，因此，要想使靜態(tài)敏化達到動態(tài)敏化的效果，必須采取一定措施來彌補靜態(tài)敏化發(fā)泡劑分散緩慢帶來的不足。由離子反應式可以推斷：適當降低發(fā)泡劑反應速率（靜態(tài)敏化混合速率低于動態(tài)敏化混合速率是顯而易見的）可有效改善靜態(tài)敏化效果。生產(chǎn)實踐證明：反應溫度降低2～3℃或高效促進劑用量降低1%～3%，可能夠達到這一效果。以山東銀光民爆曲阜分公司為例，靜態(tài)敏化發(fā)泡劑配比：亞硝酸鈉20%、促進劑A23%、促進劑B15%、水42%，敏化溫度84～87℃，加入量2.5～4.0‰，炸藥成品密度可達到1.05～1.20g/cm，敏化氣泡細小均勻，幾乎取得了和動態(tài)敏化同樣的效果。

通過比較，乳化炸藥高溫敏化技術比中低溫敏化技術具有更多的優(yōu)點和更高的本質安全性：乳化炸藥中低溫敏化技術，乳膠基質在較低溫度下敏化，裝藥相對安全，但輸送、裝藥黏度大、壓力高，生產(chǎn)效率低，裝藥量不穩(wěn)定，有一定的后效，不利于包裝，且乳化炸藥爆炸性能控制較困難；乳化炸藥高溫敏化生產(chǎn)技術系統(tǒng)運行壓力小，生產(chǎn)效率高，裝藥量穩(wěn)定，無后效，不易損壞包裝，比較容易控制產(chǎn)品爆炸性能；乳化炸藥高溫敏化生產(chǎn)設備輸送無雷管感度的基質，黏度小，壓力低，設備本質安全性較中低溫敏化設備更高。

4.2 高溫敏化劑的選擇

我國的科技一直在持續(xù)發(fā)展，非常多的新材料、新工藝逐漸用于炸藥生產(chǎn)過程中。在提高炸藥生產(chǎn)效率的同時，也能夠進一步提升炸藥生產(chǎn)的安全性，工作人員可以把那些熱可塑性較高的分子當作殼體，把沸點較低的液態(tài)碳氫化合物膨脹微球當作相應的乳化劑。敏化劑可以自身實施加熱，從而對高分子殼體進行軟化，內(nèi)部的碳氫化合物會逐漸轉變?yōu)闅怏w，壓力會造成進一步的膨脹。從體積上來看，這種敏化劑可以膨脹為原來體積的100倍以上，使得敏化速度加快。在膨脹微球受熱狀態(tài)下，殼體結構當中的相關熱可塑性材料會出現(xiàn)軟化的現(xiàn)象，碳氫化合物氣化會造成外部的膨脹。殼體高分子外部張力以及內(nèi)部壓力之間進一步的平衡，因此膨脹狀態(tài)可以得到很好地保持，持續(xù)加熱之后，這種膨脹狀態(tài)可以繼續(xù)保持，使得氣體通過擴散能夠分散到殼體之外，從而引起微球的收縮。

4.3 油相材料的選擇

乳膠結構當中的連續(xù)相屬于油相材料，具備韌性以及緊密性的特點，會對油包水型結構的穩(wěn)定性造成嚴重影響，在油相材料自身長期存在的作用下，能夠進一步提升乳化劑的有效活性成分特性。通過分子形式將飽和水包裹起來，阻止水進入到體系當中，避免油包水型結構變質。當前比較常用的乳化炸藥油相材料包括復合蠟、微晶蠟、礦物油、凡士林以及石蠟等，工作人員在選擇乳化劑的過程中，要想能夠提高乳化炸藥的穩(wěn)定性和安全性，需要注意材料要能夠與乳化劑的相容性匹配，而且具有適當?shù)酿こ矶龋埸c也要適當。乳化炸藥是一個多組分的體系，由于添加劑的數(shù)量和種類都各不相同，在實際生產(chǎn)和使用的過程中，環(huán)境溫度也在不斷變化，廠家生產(chǎn)工藝難以控制在完全一致的水平，這也在一定程度上會影響炸藥儲存的安全性和穩(wěn)定性。因此，在生產(chǎn)實踐的過程中，需要加強對生產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)控，及時調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，以保證乳化炸藥擁有較強的存儲性能。

5 結束語

綜上所述，高溫敏化工業(yè)在乳化炸藥生產(chǎn)過程中的應用，能夠提升乳化炸藥的儲存性能，延長乳化炸藥的使用壽命，提高乳化炸藥使用的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。因此，需要加強對高溫敏化工藝的重視和研究，明確高溫敏化工藝的使用機理以及應用方式，為我國乳化炸藥的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供一定的參考。