影響乳化炸藥產品質量的工藝條件研究

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品質量的影響

乳化環境溫度要求與水、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。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度不足以使乳化炸藥的穩定性變弱。通常乳化過程的溫度會選定在100-110℃。流量控制是乳化過程中另一個需要控制的關鍵節點。水相進入到油相的速度太快，系統便不能保證足夠的多余油相隨時分散水相溶液，甚至導致油-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，不利于形成穩定的乳液膠體。在油水兩相混合時，水相一般應以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 密度調整劑得影響

在炸藥生產中敏化劑是重要的成分，這種材料的添加會讓炸藥中出現小氣泡，進而調整炸藥能量和敏度。鈍感炸藥在敏化劑的作用下能夠達成傳爆與起爆目的。當前比較常用的調整劑包括膨脹珍珠巖與化學發泡劑。在工藝條件的變化以及數量的調整下，完成炸藥密度的有效控制。無機發泡劑是目前國內企業最常使用的材料，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、促進劑。由于亞硝酸鈉在接觸酸的時候會發生化學反應變成亞硝酸，隨后產生氮氣，所以有著敏化的作用。根據實驗，為了保障炸藥小氣泡能夠均勻分布，可以在發泡劑當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，該材料可以進一步加快敏化反應速度。為加快氮氣產生速度則可以加入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黏度為反比關系，而乳膠基質黏度將直接作用于氣泡穩定性。也就是說溫度越高那么氣泡產生速度就越高。當溫度過低就無法保障氣泡數量、氣泡質量，進而影響裝藥效果，甚至是產品存儲期限。

3 乳化劑對乳化炸藥產品質量的影響

在乳化炸藥的生產中，乳化劑用量雖然僅占整個系統的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的活化能，提高界面膜的強度和致密性。國內普遍應用的乳化劑分兩種，即單一組分乳化劑（丁二酸酐衍生物類）和復合乳化劑，復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配而成，或者由兩種單一乳化劑按不同濃度復配而成。如表1所示，選擇不同的乳化劑對乳化炸藥的質量有很大的影響，其中多組分的復合乳化劑比單一或二組分的乳化劑更能提高炸藥的穩定性和爆炸性能。因此在選擇乳化劑種類時優先選擇復合乳化劑。如表1所示。

4 液態硝酸銨pH值對乳化炸藥穩定性的影響

（1）高低溫循環實驗。乳化炸藥是W/O結構，外相由石油類產品形成油膜，內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，在外界環境溫度的不斷變化時，必然會使乳化膠體破壞，導致結晶析出，影響爆轟。我們可以針對這一特性，將乳化炸藥反復置于低溫環境和高溫環境中，人為地破壞炸藥的W/O結構，并在每次高低溫循環后觀察炸藥的變化和對炸藥進行性能檢測，以便能在較短的時間內預測乳化炸藥的儲存穩定性。

（2）實驗結果。為了試驗的準確性，本文通過對檢測樣品進行20次高低溫循環試驗，并每5次循環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實驗后爆速的變化情況，來判斷乳化炸藥自身的貯存穩定性。在實際生產過程中，液態硝酸銨pH值在4．2-6．0時所生產出的乳化炸藥起始爆速在4750-5350m/s之間。通過表1反映出，在進行高低溫循環試驗后，乳化炸藥的爆炸速度便隨著高低溫循環試驗次數的增多而下降。在高低溫循環試驗20次后，液態硝酸銨pH為4．5-5．5時制造的乳化炸藥沒有出現拒爆現象，而且爆速均能達到國家標準。而在制藥配方相同的情況下，液態硝酸銨pH為4．2的乳化炸藥，則在高低溫循環試驗20次時出現拒爆現象。液態硝酸銨pH為6．0時，在經過高低溫循環試驗20次后，炸藥爆速已降至國家標準以下。

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

5 結語

原材料與乳化、敏化工藝都會對乳化炸藥產品質量產生影響。因此本文對原材料與工藝條件的研究提供了參考依據：油相原料優先選擇熔點為90-100℃且黏度在3．0Pa·s左右；復合乳化劑可有效提高乳化炸藥的產品穩定性，且乳化溫度通常控制在100-110℃；水相溶液溫度應控制在95-110℃，根據pH值調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；根據氣候的變化調節溫度，通常敏化溫度控制在45-55℃為宜[3]。