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已經規模化和持續化，對于我國社會經濟的發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

動態敏化器是我國乳化炸藥生產敏化工序所采取的主要敏化技術，敏化劑是乳化炸藥生產過程中的重要組分，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境下使乳化炸藥中的化學成分發生反應并產生氣體的過程，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節，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，但是該方法穩定性較差，難以控制發泡的速度。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，均勻混合并發泡。混合之后，炸藥的黏度相對較低，流動性良好，產能較大。

靜態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螺旋形結構形成的穩流作用，對發泡劑和膠體進行多次分散混合，使得發泡劑能夠細致均勻地分散到系統當中，對乳膠體系實現完全敏化的作用，從而可以生產出性能穩定可靠的乳化炸藥。高溫靜態敏化工藝技術具有快速便捷的特征，靜態分散器結構簡單，易于清洗維護和保養，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的安全性和可靠性，減少爆破事故的發生，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，降低了生產過程中的能源資源消耗，起到節能減排的作用[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，利用調節敏化促進劑A以及促進劑B來完成敏化反應速度方面的控制。在常溫環境當中，敏化劑的溶液位于化學反應亞穩定的情況。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，并且通過敏化劑分散到高溫乳膠基質系統。在高溫環境當中，敏化劑逐漸實行敏化反應，進而出現生態產物。在炸藥裝藥位于高溫的乳膠狀態下，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，炸藥都在連續的封閉狀態。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在藥卷到輸送帶中停留的時間。利用調節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線以及高溫敏化生產線生產的已經存放十天左右的乳化炸藥性能參數進行研究，研究爆速、猛度以及殉爆距離，取平均值作圖可以發現低溫敏化生產線，乳化炸藥的爆破速度和猛烈程度要高于高溫敏化生產線。高溫敏化生產線乳化炸藥的殉爆距離則比低溫敏化生產線的殉爆距離高。與動態敏化方式不同，靜態敏化器內不存在轉子，該敏化器分為前后兩段，前段內設有網狀分散器，后端裝有十字交叉葉片構成的分散器，使用時，靜態單元不發生轉動，而是發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細條，接著被十字形分散器反復剪切，使發泡劑與乳膠基質均勻混合，與動態敏化方式相比，靜態敏化方式發泡劑與基質的混合速度明顯減慢，均勻度亦顯然不足，而且易產生大氣泡，靜態敏化方式生產產品的爆炸性能及貯存穩性亦存在一定差異，生產實踐證明：同等條件下，靜態敏化產品較動態敏化產品爆速低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，產品的爆炸性能高、貯存穩定，反之，如反應速率大于混合速率，則容易生成大氣泡，產品爆炸性能差，且貯存不夠穩定，因此，要想使靜態敏化達到動態敏化的效果，必須采取一定措施來彌補靜態敏化發泡劑分散緩慢帶來的不足。由離子反應式可以推斷：適當降低發泡劑反應速率（靜態敏化混合速率低于動態敏化混合速率是顯而易見的）可有效改善靜態敏化效果。生產實踐證明：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，靜態敏化發泡劑配比：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，生產效率低，裝藥量不穩定，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技術系統運行壓力小，生產效率高，裝藥量穩定，無后效，不易損壞包裝，比較容易控制產品爆炸性能；乳化炸藥高溫敏化生產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發展，非常多的新材料、新工藝逐漸用于炸藥生產過程中。在提高炸藥生產效率的同時，也能夠進一步提升炸藥生產的安全性，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，內部的碳氫化合物會逐漸轉變為氣體，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下，殼體結構當中的相關熱可塑性材料會出現軟化的現象，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部壓力之間進一步的平衡，因此膨脹狀態可以得到很好地保持，持續加熱之后，這種膨脹狀態可以繼續保持，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，而且具有適當的黏稠度，熔點也要適當。乳化炸藥是一個多組分的體系，由于添加劑的數量和種類都各不相同，在實際生產和使用的過程中，環境溫度也在不斷變化，廠家生產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定性。因此，在生產實踐的過程中，需要加強對生產系統的監控，及時調整生產參數，以保證乳化炸藥擁有較強的存儲性能。

5 結束語

綜上所述，高溫敏化工業在乳化炸藥生產過程中的應用，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穩定生產提供一定的參考。