淺談高海拔地區膨化硝銨炸藥的生產

和蛟

摘 要：針對當前膨化硝銨炸藥尤其是在高原大陸氣候的青海，提出了膨化硝銨炸藥在生產和應用中存在的一些問題，并就如何在此區域生產出合格的炸藥得出了最佳的生產控制參數。

關鍵詞：高海拔地區;膨化硝銨炸藥;最佳生產應用控制參數

Abstract：In terms of current expanded ammonium nitrate explosive especially in Qinghai Province of plateau continental climate， this research studies the existed problems in the production and application of expanded ammonium nitrate explosive， and draws conclusion on the best production monitoring condition of producing qualified explosive in such region.

Keywords：plateau area;expanded ammonium nitrate explosive;best production monitoring condition

1 引言

膨化硝銨炸藥是一種工業粉狀炸藥，是以膨化硝銨為氧化劑、木（煤）粉和復合油相為還原劑，根據炸藥爆轟“熱點”理論和表面活性劑理論，通過表面活性劑在一定的真空下，使硝酸銨在析晶的過程引入“微氣泡”使其敏化，從而生產出性能優良且使用安全的膨化硝銨炸藥[1]。青海省位于青藏高原東北部，海拔3000-5000m的地區占全省總面積的67%，省內地勢西高東低，具有干燥、少雨、多風、氧氣含量低、冬季寒冷天氣時間長和大氣壓低的高原大陸性氣候特點。這種特殊的地理環境使得膨化硝銨炸藥的生產和使用與其他內陸地區相比有所不同，此文分析討論了高海拔地區膨化硝銨炸藥的生產條件，并得出了適應高海拔地區生產的最佳控制參數。

2 高原氣候對膨化硝銨炸藥組分和工藝控制的影響

2.1 真空度

真空度是影響膨化硝銨質量的關鍵因素，在膨化過程中極限真空越大，膨化完的硝銨水份越小，抽真空時間越短，膨化效果越好，相應生產出的炸藥性能就越佳。相比內陸地區我公司生產的膨化硝銨炸藥在此方面有兩點不同。

①真空度的控制與循環水的溫度有重要的關系。水溫越高，水的飽和蒸汽壓就會上升，進而導致體系的真空度下降，因此要借助冷卻塔等設施嚴格控制循環水的溫度。據相關資料記載，青海海西德令哈的年平均氣溫只有4℃左右，而內陸地區年平均氣溫基本在20℃以上，在高原地區靠自然冷卻和小功率冷卻裝置即可達到工藝要求，所以在此環境下本司對循環水的冷卻要求相比內陸有所下降，進而在設備和能源消耗上有一定的優越性;

②如果我們將環境看成一個體系，則這個體系的大氣壓力會隨著地區海拔的不同而不同。在青海大氣壓只有70千帕，而在內陸地區可以接近或等于101千帕。我們所檢測到的真空度是當被測壓力低于大氣壓力時，大氣壓力和絕對壓力的差值，在不同的地區體系內絕對壓力是一定的，大氣壓力各地區有所不同，所以在我司生產線檢測到的真空度要低于內陸生產線檢測到的真空度。

2.2 硝酸銨溶液的溶化溫度

溶化工序是將固體硝酸銨加入一定量的水中，使其完全溶化后溶液呈現飽和狀態的過程。硝酸銨的膨化是硝酸銨飽和溶液在表面活性劑作用下的真空結晶過程，晶體的析出與飽和溶液的濃度和溫度有關，結合這兩方面的影響因素，硝酸銨的溶化有一個最佳的濃度和溫度點。高原氣候對濃度無直接影響，而對溫度的影響較大，如果按內陸地區的溫度在我司進行溶化后膨化完的硝銨出現硬化。這是因為高原地區氣壓低的原因所致，所以在我司要達到最佳點溫度必須下調10℃左右。

2.3 還原劑的選擇

青海是一個礦產資源豐富的大省，其中的煤炭資源主要分布在西部江倉地區，而木材在我省來說由于氣候原因較為缺乏。所以在我們生產線上考慮能否用煤粉取代木粉即生產Ⅱ型巖石膨化硝銨炸藥，因為煤粉相比木粉在我司所處的地區來源要廣、運輸成本也較低，經過以下幾方面的考慮我公司認為在高原地區尤其是在礦產資源豐富的海西用煤粉取代木粉更為合理。

①在青海煤粉比木粉來源廣、成本低;

②密度高。煤粉的密度為0.7-0.8g/cm3，木粉的密度只有0.2-0.3g/cm3，有利于提高炸藥的裝藥密度，進而增加膨化硝銨炸藥在爆速、殉爆等方面的性能;

③煤粉比木粉的燃燒熱值高，在爆炸反應中能提高更多的熱量[2];

④煤粉的流散性高于木粉，有利于裝藥。

2.4 復合油相的配置

復合油相是一種可燃劑，可以均勻的附著在膨化硝銨離子表面從而形成一層憎水性油膜，從而提高炸藥的防潮、結塊能力。一般是由柴油和石蠟按一定比例配置而成，柴油中添加石蠟一是為了增加油相的粘度即附著力，石蠟的含量過高會影響炸藥的殉爆距離，含量過低會使復合油相的附著力降低;二是為了防止柴油的揮發，因為在制藥和儲存過程中炸藥中的柴油，都會有揮發，如果揮發較多將影響到炸藥的性能。

所以在保證柴油必要的附著力的前提下我司選擇降低復合油相中石蠟的比例。原因一是高原地區氣壓低柴油易揮發，低溫對柴油揮發的影響小于氣壓對柴油揮發性的影響，所以考慮氣壓的影響。而降低柴油揮發的另外一個途徑是加大石蠟比例，它的比例的增大會直接影響到殉爆距離所以不可取;原因二是柴油比石蠟價廉。

2.5 原材料及炸藥的吸濕性

水份對膨化硝銨炸藥的生產質量控制十分關鍵，這是因為水份的存在會影響到膨化硝酸銨的硬度和顆粒的抗壓強度，根本上是對膨化硝酸銨的微孔能否維持產生影響，如果微孔遭到破壞，熱點減少感度降低就會造成拒爆[3]。所以如何控制和盡量減少原材料硝酸銨、煤粉、復合油相及膨化硝銨炸藥在生產和儲存過程中的水份和吸濕性，將是關鍵;而高原地區氣溫低、少雨、干燥和氣壓低導致水的沸點低易蒸發的氣候條件對膨化硝銨炸藥水份的控制是得天獨厚的自然條件。

2.6 儲存期

高原地區干燥的氣候條件使膨化硝銨炸藥不易吸潮和硬化結塊，因而高原干燥地區膨化硝銨炸藥的保存期相比內陸沿海空氣潮濕地區有所延長。

3 高原氣候對機械設備運轉和維護的影響

由于高原具有少雨和干燥的氣候條件，所以空氣中的水份含量也較少，對設備的腐、銹蝕小，干燥工房的設備基本無腐、銹蝕。進而使設備的使用壽命有所增加。

4 炸藥使用量大

隨著西部大開發的不斷推進，尤其是在礦產資源及其豐富的青海海西和與之相鄰的新疆等地炸藥的使用量很大，市場基本處于供不應求的狀態，這就要求在西部地區還需大力發展炸藥生產，在這個地區膨化硝銨炸藥的大規模生產和發展具有很大的空間。

5 總結

在高原地區由于氣候原因膨化硝銨炸藥的生產相比內地在膨化真空度、溶化溫度、復合油相配置等方面有所不同;在膨化硝銨炸藥的保存和使用量上有一定的優勢，所以考慮在礦產資源豐富的西北高原地區如何大力發展膨化硝銨炸藥生產將是非常有必要的。

參考資料：

[1]呂春緒，劉祖亮，惠君明等.巖石膨化硝銨炸藥的研究[J].爆破器材，1997，26（1）.

[2]陸明，呂春緒，劉祖亮.巖石膨化硝銨炸藥的生產工藝和質量控制[J].火炸藥學報，1998（4）.

[3]張新民，許進.影響膨化硝銨炸藥性能的因素和控制措施[J].煤礦爆破，2005.