乳化炸藥敏化技術探討與應用

吳文正 （重慶順安爆破器材有限公司 400713）

一、乳化炸藥敏化的目的及引入氣泡的方法

常溫下很難用雷管引爆密度較高的乳膠，敏化技術就是通過各種方式給乳化炸藥基質引進微小氣泡，并使氣泡按照一定的大小及數量均勻分布，在一定時間周期內保持必要的穩定性，防止氣泡的集聚和逃逸。按照炸藥起爆的灼熱核理論，乳化炸藥里均勻分布的微小氣泡，在外界起爆能的強力作用下被絕熱壓縮并經過能量轉換和傳遞，從而激發乳化炸藥爆炸。

乳化炸藥必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：物理敏化、化學敏化。另外還可以用炸藥作為敏化劑，其中物理敏化包含機械充氣和氣泡載體兩種方法。

二、藥劑敏化法

藥劑敏化法是用猛炸藥和敏感成分使乳化炸藥的感度提高，其大致分為兩類：添加猛炸藥和添加敏感成分。可以添加猛炸藥的藥劑敏化法，一般是利用常用的類似TNT、RDX、PETN等單質炸藥。添加單質炸藥后的乳化炸藥起爆感度和穩定性都很好，最主要是加工工藝也相對簡便。單質炸藥自身也有缺陷，單質炸藥感度高，給生產和運輸帶來了極大的隱患；單質炸藥的價格都比較高，也使得炸藥成本相應增高，另外單只炸藥跟爆炸物的威力相同，可以直接對人產生危害，對地下水也會造成污染，并且爆炸的時候會產生有毒氣體，這也是一個不能適用于工業炸藥的一個重要原因。

添加敏感成分的藥劑敏化法一般選用堿金屬、堿土金屬或氨的氯酸鹽作為敏感成分。一定程度上，這個方法可以對炸藥起到敏化作用，不過這個方法也有缺陷，缺陷在于所使用的氯酸鹽和高氯酸鹽都有較高的感度，這樣的話對于乳化炸藥的生產是一個很大隱患，所以政府在很早時候就明文禁止氯酸鹽、高氯酸鹽這些物質在制作乳化炸藥的時候使用。

三、物理敏化法

物理敏化包含機械充氣和氣泡載體兩種方法。對于氣泡載體的基本要求是：比較低的容重，合適的粒度和相應好的耐油穩定性。與吸溜氣體和化學發泡法相比，這種方法敏化的乳化炸藥能承受相應高的外界壓力，而不致鈍感，因此，空心玻璃微球或樹脂空心微球、珍珠巖顆粒在早期的乳化炸藥中是一類非常有效的密度調節劑。

（1）、利用空心玻璃球的敏化方法

空心微珠是封閉的球體，因為其表面經過特殊處理，所以能夠穩定保持一定的氣體在基質里邊，其導熱點較低、質地比較輕，而且它的強度很好而且化學穩定性也很好，其具備親油、憎水性能，易分散于乳膠基質中不太受外界的影響。所以把它作為乳化炸藥的敏化劑是再合適不過了。但是其成本太高也制約了其使用的廣泛程度。

（2）、采用膨脹珍珠巖的敏化方法

膨脹珍珠巖是由酸性火山玻璃質熔巖經破碎，預熱焙燒而成的一種白色多孔性,顆粒狀松散物料。膨脹珍珠巖夾帶氣泡敏化受外界影響小，產品質量穩定；加入后藥體硬度大，成形好，易裝藥；敏化氣泡抗壓性能好，杜絕了炮孔較深時產生的拒爆、爆后燃燒等現象，所以他的應用范圍也比較廣。但是珍珠巖自身體積大，易吸潮、破碎、運輸、保存費用大；對環境有粉塵污染，對操作者身體有危害；原材料成本比化學敏化高等缺點。

衡量珍珠巖質量的重要參數是堆積密度，與珍珠巖的組分和粒度有關。隨著珍珠巖堆積密度的增加，它的有效利用率、炸藥的猛度、爆速和殉爆距離都有所增大，膨脹珍珠巖敏化乳化炸藥貯存性能測試結果見1

（3）、機械充氣法

機械充氣法通常是指在乳化炸藥混制的過程中，通過機械攪拌或者其他方法將空氣、氮氣、二氧化碳、氧化亞氮、氣態碳氫化合物等截留于乳化炸藥中，形成均勻分布的微小氣泡。

這一方法的中乳化炸藥的氣泡是在不斷攪拌下形成的。由于氣泡微小，分布均勻而且數量多，所以在外界作用下可以形成高質量的微小灼熱點，有效的提高重啟乳化炸藥的爆轟感度，讓炸藥的爆炸威力可以充分的發揮出來。但這個方法對于乳化基質的要求高，因為外相粘度小、熔點低，其油膜強度低，難以阻止過飽和氧化劑鹽類的凝聚，而且在攪拌過程中攪拌漿葉的的頻繁沖擊下，乳膠粒子會受到不同程度的損傷和破壞，所以這樣的炸藥穩定性差，還不易于儲存。

四、利用化學發泡劑發泡的氣泡敏化法

目前，我國乳化炸藥化學發泡為無機和有機兩大類，主要為以亞硝酸鈉和H發泡劑的兩種方法。

化學發泡從其發泡機理來看有兩類：第一類是化學分解，利用酸性條件下能分解產生氣體的物質來發泡，如一些有機發泡劑（偶氮化合物，肼類化合物，亞硝基化合物，脲基化合物等）。眾所周知乳化基質水相是弱酸性物質，其PH值一般在4-5之間，這是此類發泡劑分解條件之一，另一個條件是溫度。第二類是利用發泡劑與炸藥中發泡促進劑的酸性物發生反應，產生氣泡。最常用的發泡劑是無機亞硝酸鹽，它能在酸性條件下反應生產氮氣，并可以使用促進劑如無機酸、碘化物、或氮基硫酸鹽，以便加速亞硝酸鹽發泡劑的反應中也同時被消耗。這種方法的好處就是發泡劑的效果很好，問題在于發泡劑和乳膠基質不太容易混合，所以容易產生的問題是氣泡速度低。

乳化炸藥貯存性能測試結果見表2。

五、復合敏化法

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市場對產品性能好、生產成本又低、工藝簡單的乳化炸藥產品有迫切的需求。但是實際生產中，各種敏化方法制成的乳化炸藥性能各不相同：化學發泡敏化的產品爆炸性能好，但藥態軟、受溫度變化大、操作過程中難以控制而且存在后效；膨脹珍珠巖敏化的產品雖然藥態較好，但是爆炸性能偏低，生產過程中粉塵較大、環境比較差，且成本較高。所以只有克服了前兩種單一敏化法的弊端，才能使乳化炸藥的性能大大提高。表三為我公司利用的復合敏化工藝生產的試驗產品，其中化學發泡劑加量為0.28%促進劑加入量為0.25%。珍珠巖加入量為0.6-0.8%。從測試結果來看復合敏化(膨脹珍珠巖+化學發泡劑)后，乳化炸藥貯存穩定性更優，產品質量穩定，藥態更加適合用戶要求。

六、不同敏化技術對乳化炸藥產品性能的響分析

6.1、膨脹珍珠巖敏化對炸藥性能的影響分析

(1)膨脹珍珠巖粒度組成的影響

珍珠巖在焙燒膨脹之后形成的顆粒的大小就是膨脹珍珠巖粒度，膨脹珍珠巖粒度是衡量珍珠巖的質量的主要技術參數。重量相同顆粒度不同的膨脹珍珠巖對炸藥的爆轟性能也是會產生影響的。

(2)珍珠巖容重的影響

衡量膨脹珍珠巖的另一個主要技術參數是容重，也叫堆積密度，它與其材質和本身的粒度分布都有關系。珍珠巖的粒度組成相同情況下，如果其容量大，它的爆轟性能和利用率也可以更好。但是受生產條件的限制，我們國家的膨脹珍珠巖容重如果太大會減少膨脹珍珠巖顆粒中的有效氣泡，從而會影響炸藥性能穩定性，并且不利用長期儲存；如果容量太小了呢，混合摻雜的時候抗破碎能力差，敏化質量也不穩定。

(3)乳膠基質溫度的影響

對乳化炸藥產品的性能產生影響較大的還有在珍珠巖混拌的時候乳膠基質的溫度，這都是因為溫度對乳膠體流變性的影響比較大，膠體在溫度低的時候變稠、變硬，不容易摻混，并且影響利用率、爆轟性能及貯存期；相反的，乳膠基質在溫度太高的時候油膜還不太穩定，膠體摻入珍珠巖顆粒內便使其喪失敏化作用，所以最適宜的溫度是(55±5)℃。

6.2、化學發泡劑敏化對炸藥性能的影響分析

(1)乳膠體的液膜強度和溫度的影響

液膜強度的高低直接對敏化氣泡的穩定性產生影響，而液膜強度又受乳化炸藥w／0型乳化液的外相強度決定，那么想要使氣泡破滅的自發行為減緩可以選擇高強度的油相材料，還可以選擇一定程度降低敏化工藝溫度。

(2)發泡劑加入量的影響

眾所周知，生成氣泡的量由發泡劑的的量決定，助劑的量影響除了影響生成氣泡的大小之外還決定生產氣泡的速度，炸藥的敏化密度是受氣泡量和大小影響。公司在SGR生產線上對乳化炸藥敏化劑A、B劑加入量進行工藝試驗，表4為試驗方案，表5為試驗結果。結果表明乳化炸藥的爆炸性能不論發泡劑加入的量是多或者少都會受到影響而下降，方案三生產的產品爆炸性能最佳。(如表4)

結語

不同的敏化工藝都是優點和缺點并存的，但是他們的目的都是相同的，都是為了適用不同的制備乳化炸藥工藝的需求，裝藥設備在敏化工藝應用的選擇中起到關鍵性作用：運用化學敏化工藝的前期是間斷的生產工藝，因此裝藥的溫度相對比較低，所以化學敏化工藝還可以適應。近些年來，運用連續化生產工藝后，敏化溫度和裝藥溫度明顯上升，為了達到質量要求，很多廠都使用珍珠巖物理敏化工藝，但是單一的物理敏化工藝生產的炸藥成本高、污染大、爆炸性能偏低而且珍珠巖硬度大導致裝藥機易磨損。所以，現在占據主導地位的是物理化學復合敏化工藝。

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