濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛(細(xì)結(jié)晶LTNR)的批量化制備與應(yīng)用

藍(lán) 卯 席晟華 鄭 琪 張小兵 鄭發(fā)泉 鄭 昊

(浙江物產(chǎn)光華民爆器材有限公司，浙江 龍游 324400)

根據(jù)工信部2018 年要求提出推進(jìn)起爆器材轉(zhuǎn)型升級(jí)，化解雷管產(chǎn)能過(guò)剩。推進(jìn)起爆器材向安全、可靠、高效產(chǎn)品及提高社會(huì)公共安全水平方向轉(zhuǎn)型，積極支持企業(yè)拓展電子雷管應(yīng)用市場(chǎng)，引導(dǎo)用戶加大對(duì)電子雷管的推廣應(yīng)用。力爭(zhēng)3～5 年時(shí)間，實(shí)現(xiàn)電子雷管替代現(xiàn)有普通雷管。我公司于2018 年開(kāi)展數(shù)碼電子雷管的研發(fā)，2019 年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。公司現(xiàn)用起爆藥為干態(tài)三硝基間苯二酚鉛，該藥劑生產(chǎn)過(guò)程步驟繁復(fù)包括：配料、化合、抽洗、酒精脫水、分盤(pán)、烘干、倒藥、稱量等步驟，且藥劑在烘干后感度明顯提升，不利于安全生產(chǎn)。為減少起爆藥生產(chǎn)工序，提高起爆藥劑穩(wěn)定性及安全性2020 年致力于濕態(tài)中性三硝基間苯二酚鉛的研究。

1 濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛的制備

1.1 三硝基間苯二酚鉛的反應(yīng)原理為：由三硝基間苯二酚與碳酸鈉或碳酸氫鈉反應(yīng)生成鈉鹽，鈉鹽在弱堿性條件下與硝酸鉛反應(yīng)生成中性三硝基間苯二酚鉛。化學(xué)反應(yīng)式：

C6H(NO2)3(OH)2+ Na2CO3= C6H(NO2)3(O Na)2+H2O+CO2

C6H(NO2)3(O Na)2+ Pb(NO3)2= C6H(NO2)3(O Pb)2

1.2 通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)反應(yīng)條件(溫度、PH 值)不同產(chǎn)生的結(jié)晶差異性較大，必須控制溫度在60～70℃、介質(zhì)的PH 值在8～9 之間才能生成出滿足公司生產(chǎn)要求的三硝基間苯二酚鉛。

1.3 將配制好的三硝基間苯二酚鈉及硝酸鉛溶液同時(shí)緩慢加入到化合器中，持續(xù)攪拌，待溶液加完，冷卻至40℃以下出料。

1.4 將母液抽至真空泵內(nèi)抽洗5 次以上，控制最后一次抽濾時(shí)間，使產(chǎn)品的含水量控制在20%～25%之間。

1.5 抽洗完成后分盤(pán)入庫(kù)。

1.6 觀察產(chǎn)品的晶型為20μm～60μm 六棱柱。

2 濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛的應(yīng)用

濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛相比干態(tài)三硝基間苯二酚鉛，在使用過(guò)程中有更好的安全性，藥頭烘干后有相同的起爆能力。為了驗(yàn)證濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛的安全適用性做了如下試驗(yàn)：

2.1 濕態(tài)中性三硝基間苯二酚鉛爆炸性能試驗(yàn)

2.1.1 試驗(yàn)條件：取202007 試-1 濕態(tài)細(xì)結(jié)晶LTNR 藥劑，送理化室，60℃烘箱分別烘一、二、三小時(shí)后，使用紙杯裝藥2-3g 備用。準(zhǔn)備電點(diǎn)火頭3 發(fā)，分別插入試樣，點(diǎn)燃引爆試樣，觀察試樣爆炸情況。

藥劑烘干后水分情況，見(jiàn)表1。

表1

2.1.2 試驗(yàn)情況

①202007 試-1 濕態(tài)細(xì)結(jié)晶LTNR 水份測(cè)算：44.36%未引爆

②烘干一小時(shí)后，水份測(cè)算：40.23% 結(jié)果：未引爆

③烘干二小時(shí)后，水份測(cè)算：35.27% 結(jié)果：未引爆

④烘干三小時(shí)后，水份測(cè)算：30.12% 結(jié)果：未引爆

2.1.3 補(bǔ)充試驗(yàn)情況

2020 年8 月14 日，當(dāng)日生產(chǎn)的藥劑，分別抽濾1-5min，分析水份，并取2-3g，做點(diǎn)火藥頭引爆試驗(yàn)結(jié)果如下：

①202008-33 抽濾2 分鐘，水份測(cè)算：23.99% 結(jié)果：引爆

②202008-34 抽濾5 分鐘，水份測(cè)算：23.22% 結(jié)果：引爆

③202008-35 抽濾2 分鐘，水份測(cè)算：烘15.72% 結(jié)果：引爆

試驗(yàn)結(jié)果：根據(jù)兩組的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

水份在30.12%以上濕態(tài)細(xì)結(jié)晶LTNR 無(wú)法被點(diǎn)火藥頭擊發(fā)爆燃。

水份在23.99%以下濕態(tài)細(xì)結(jié)晶LTNR 可以被點(diǎn)火藥頭擊發(fā)爆燃。

2.2 濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛對(duì)比其他起爆藥劑感度試驗(yàn)

由中北大學(xué)劉登程教授提供相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)，如表2。

表2

2.3 濕態(tài)中性三硝基間苯二酚鉛長(zhǎng)時(shí)間存放后水份變化試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：

①制備濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛，分盤(pán)間進(jìn)行濕態(tài)分盤(pán)(每桶150g 左右)。

②用薄膜包住藥桶，存放一個(gè)月后觀察藥態(tài)。

③隨機(jī)取4 桶藥劑測(cè)量水分含量，倉(cāng)庫(kù)存放一個(gè)月后再檢測(cè)其水分含量。

其結(jié)果如表3。

表3

2.4 濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛與聚乙烯醇膠液配制能點(diǎn)火藥烘干后點(diǎn)火性能試驗(yàn)

試驗(yàn)方法：

①配制8%的聚乙烯醇膠液。

②配制20%蟲(chóng)膠漆。

③三硝基間苯二酚鉛與聚乙烯醇按質(zhì)量比50:1 配制點(diǎn)火藥。

④利用針筒將點(diǎn)火藥注入藥杯，沉降2 小時(shí)。

⑤藥杯表面浸沒(méi)蟲(chóng)膠漆后在40℃烘箱內(nèi)烘干4 小時(shí)。

⑥用升降法測(cè)試其發(fā)火性能。

其發(fā)火性能如表4。

表4

2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.5.1 制備濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛需要的工藝步驟為：配藥、化合、抽濾、分盤(pán)，相對(duì)干態(tài)三硝基間苯二酚鉛減少了后續(xù)危險(xiǎn)工序提高了生產(chǎn)中的本質(zhì)安全。

2.5.2 濕態(tài)三硝基間苯二酚的點(diǎn)火感度、摩擦感度、靜電感度隨著水份含量的減少而增加，在生產(chǎn)及配制點(diǎn)火藥的過(guò)程中濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛具有更好的安全性及可操作性。

2.5.3 濕態(tài)三硝基間苯二酚在庫(kù)房中存放一個(gè)后水份未發(fā)生明顯變化，水分幾乎不揮發(fā)在生產(chǎn)周期內(nèi)滿足水分變化要求。

2.5.4 在藥劑烘干后其發(fā)火性能未發(fā)生改變滿足數(shù)碼電子雷管點(diǎn)火要求，且外觀、性能符合工藝要求。

3 結(jié)論

濕態(tài)三硝基間苯二酚鉛在生產(chǎn)過(guò)程中易制得可實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，保存方式簡(jiǎn)便，使用過(guò)程中具有更好的安全性、可操作性，且性能不受影響，滿足電子數(shù)碼雷管起爆生產(chǎn)需要。