侯志明

（福建省海峽科化股份有限公司永安分公司工業(yè)炸藥研究所，福建三明366000）

深水耐壓型乳化炸藥的配方研究

侯志明

（福建省海峽科化股份有限公司永安分公司工業(yè)炸藥研究所，福建三明366000）

在深水壓力作用下，乳化炸藥的爆轟性能會(huì)在一定程度上衰減，人們將其稱之為“壓力減敏”現(xiàn)象。爆轟性能的衰減程度與乳化炸藥的組分有很大關(guān)系。通過優(yōu)化乳化炸藥配方中的乳化劑、敏化劑，獲得了一種深水抗壓性能和爆轟性能優(yōu)良的乳化炸藥?，F(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行乳化炸藥0～0.4 MPa水下抗壓試驗(yàn)，得到該炸藥爆速指標(biāo)變化。利用炸藥爆轟原理，采用自行設(shè)計(jì)的乳化炸藥抗水抗壓試驗(yàn)裝置，通過改變靜水表面壓力獲取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。經(jīng)過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，最終調(diào)整出乳化炸藥的敏化劑、乳化劑和油相等最佳配方設(shè)計(jì)。

乳化炸藥；爆炸性能；玻璃微球；敏化方式

本文對(duì)福建海峽科化永安分公司的巖石型乳化炸藥進(jìn)行深水爆破試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)巖石型乳化炸藥在不同的水下深度浸泡一段時(shí)間后，測(cè)得的性能數(shù)據(jù)下降得非?？欤_(dá)到一定深度后還會(huì)出現(xiàn)拒爆現(xiàn)象，特別是爆速和抗水性能兩大指標(biāo)下降得非常突出。在實(shí)際工作中，利用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的數(shù)據(jù)繪制出水壓對(duì)巖石型炸藥性能爆速指標(biāo)的變化趨勢(shì)圖，發(fā)現(xiàn)巖石型炸藥爆速指標(biāo)下降趨勢(shì)過大，無法滿足水下工程爆破的需要，所以，本文進(jìn)一步闡述了實(shí)際結(jié)果與預(yù)期結(jié)果不相符的原因，并提出乳化炸藥配方設(shè)計(jì)方案的修正建議。

1 HLC型2號(hào)巖石乳化炸藥配方和生產(chǎn)工藝

HLC連續(xù)生產(chǎn)線在我公司年產(chǎn)1萬多噸，其質(zhì)量指標(biāo)和儲(chǔ)存性能達(dá)到或超過同類領(lǐng)先產(chǎn)品。該炸藥現(xiàn)流行2種敏化方式，一種是發(fā)泡劑化學(xué)敏化型，另一種是珍珠巖物理敏化型。HLC型乳化炸藥配方如表1所示，其生產(chǎn)流程是：液態(tài)硝酸銨、硝酸鈉送至水相罐溶合；復(fù)合臘和復(fù)合乳化劑經(jīng)溶解后送至油相罐保溫；通過微型自動(dòng)控制計(jì)量進(jìn)行連續(xù)初乳、精乳、冷卻、敏化；最后裝藥、包裝、裝箱入庫。

2 乳化炸藥配方調(diào)整

為了提高乳化炸藥在水下爆破的做功能力，減小水下壓力對(duì)炸藥性能的阻滯，在炸藥生產(chǎn)工藝和流程穩(wěn)定不變的情況下，考慮對(duì)2號(hào)巖石乳化炸藥的敏化方式和炸藥配方進(jìn)行篩選式試驗(yàn)，調(diào)試出最佳配方方案。目前，根據(jù)最佳配方制作出的乳化炸藥已能滿足水下工程爆破的生產(chǎn)需要。

在國(guó)內(nèi)現(xiàn)行使用的2號(hào)巖石乳化炸藥產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，通過對(duì)乳化炸藥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的優(yōu)化重組和組分機(jī)制的升級(jí)改造，克服了2號(hào)巖石乳化炸藥的減敏缺陷，提高了其抗水耐壓性能。在工作過程中，根據(jù)理論和實(shí)踐的最優(yōu)設(shè)計(jì)，確定深水耐壓乳化炸藥的最優(yōu)組分及結(jié)構(gòu)。

表1 HLC型乳化炸藥配方

乳化炸藥的性能不僅受配方組成的影響，還與生產(chǎn)工藝有關(guān)。乳化炸藥的工業(yè)化生產(chǎn)工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作且具有良好的安全性，因此，在設(shè)計(jì)乳化炸藥的配方時(shí)，要考慮配方設(shè)計(jì)與生產(chǎn)工藝的平衡和配方組成的匹配度，以達(dá)到乳化炸藥的生產(chǎn)需求。乳化炸藥的配方設(shè)計(jì)一般是在乳液穩(wěn)定理論、爆轟理論和氧平衡原理等理論的基礎(chǔ)上，通過調(diào)節(jié)配方組成得到的。由于乳化劑、敏化劑和油相材料對(duì)乳化炸藥的性能有重要影響且含量一般很少，所以，在保持其他組分組成不變的情況下，微調(diào)乳化劑、敏化劑和油相材料的種類和含量并不會(huì)對(duì)乳化炸藥氧平衡產(chǎn)生較大的影響。通過單因素實(shí)驗(yàn)考察乳化劑種類和含量、敏化劑種類和含量和油相材料種類對(duì)乳化炸藥深水抗壓性能和爆轟性能的影響，優(yōu)化并確定深水抗壓型乳化炸藥的最佳配方。

2.1 乳化劑對(duì)乳化炸藥性能的影響

以乳化力為衡量指標(biāo)對(duì)比、研究了3種乳化劑span-80、丁二酞亞胺類及其衍生物、復(fù)合乳化劑的乳化性能，分別稱取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%以上3種乳化劑的二甲苯溶液，析出3 mL二甲苯分別需要40.5 min、198.5 min和79.5 min。由此可以看出，span-80乳化力最大，但是，span-80為低分子乳化劑，具有較大的親水基團(tuán)和較小的親油基團(tuán)；丁二酞亞胺類及其衍生物為高分子乳化劑，在較小的剪切作用下比較難乳化，但其對(duì)乳化炸藥的儲(chǔ)存性能能將油相與水相緊密相連，結(jié)合乳化炸藥SGR生產(chǎn)線工藝，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的相關(guān)溶液，制備出3種乳化劑相應(yīng)炸藥，最后分別在帶壓0.4 MPa的測(cè)試裝置中測(cè)出爆速，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 乳化炸藥爆速對(duì)比

表2能夠反映出在現(xiàn)有乳化炸藥生產(chǎn)設(shè)備和工藝下，用復(fù)合乳化劑制備出的乳化炸藥爆速最高，經(jīng)高低溫交變循環(huán)實(shí)驗(yàn)測(cè)出該炸藥的儲(chǔ)存性能也比較好。因此，選定復(fù)合乳化劑作為深水耐壓型乳化炸藥的配方組分。

2.2 敏化劑對(duì)乳化炸藥性能的影響

以復(fù)合乳化劑為乳化劑，用亞硝酸鈉、珍珠巖、玻璃微球以0.2%，2%，2%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別制備出乳化炸藥，考察它們的深水抗壓性能和爆轟性能，水、油相配方不變。另外，在帶壓0.4 MPa的測(cè)試裝置中測(cè)出爆速，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3.

表3 乳化炸藥爆速對(duì)比

從表3中可以看出，在0.4 MPa水壓下，玻璃微球制備出的乳化炸藥爆速指標(biāo)最高，亞硝酸鈉最低，說明乳化炸藥性能受敏化劑種類的影響大?？找膊Ａ⑶蚴且环N內(nèi)部封存有氣體的封閉型氣泡載體，將其加入乳膠基質(zhì)中均勻分布而達(dá)到敏化目的。由于玻璃微球表面較為光滑，因此，制備的乳化炸藥敏化效果優(yōu)良，具有較高的爆轟性能。由于其本身具有較高的抗壓強(qiáng)度，當(dāng)受到水壓作用時(shí)，空也玻璃微球破裂造成的敏化中也的損失很少，這也是采用玻璃微球敏化的乳化炸藥具有較好的深水抗壓性能和爆轟性能的主要原因。因此，選定玻璃微球?yàn)樯钏蛪盒腿榛ㄋ幍呐浞浇M分。

3 新配方乳化炸藥與2號(hào)巖石乳化炸藥深水抗壓性能對(duì)比

圖1 深水耐壓型乳化炸藥爆破試驗(yàn)裝置

如圖1所示，采用自行設(shè)計(jì)的抗水抗壓試驗(yàn)裝置完成2號(hào)巖石乳化炸藥爆速的測(cè)定，分別對(duì)水下不同深度對(duì)應(yīng)的不同靜水壓力0 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)爆速測(cè)定，獲得2號(hào)巖石乳化炸藥、新配方乳化炸藥爆速數(shù)據(jù)和水下靜水壓力的變化趨勢(shì)圖。2號(hào)巖石乳化炸藥、新配方乳化炸藥爆速數(shù)據(jù)如表4所示，水下靜水壓力的變化趨勢(shì)如圖2所示。

表4 水壓作用下HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸藥的爆速測(cè)定結(jié)果

圖2 水壓作用下HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸藥的爆速變化圖

圖2所示的變化曲線能夠反映出靜水壓力體系下3種炸藥的爆速變化規(guī)律。隨著攜帶炸藥的抗水抗壓裝置不斷深入水下，對(duì)炸藥的靜水壓力不斷增大，炸藥的性能指標(biāo)爆速值也隨之下降。至此可以得出以下3點(diǎn)結(jié)論：①初始值表示3種炸藥0壓力下爆速測(cè)出的結(jié)果，也是新配方最大，HLC-1次之，HLC-2最小。這說明，新配方炸藥的爆炸性能是最優(yōu)的。②炸藥在水下的深度不斷增大，導(dǎo)致其在水下炸藥的密度不斷變大，炸藥的微孔氣泡在減少，炸藥的爆炸性能在降低。這說明，3種炸藥均存在“壓力減敏”現(xiàn)象。③新配方曲線下降趨勢(shì)K值最小，HLC-2次之，HLC-1下降趨勢(shì)K最大。這說明，新配方乳化炸藥深水抗壓性能最好，而對(duì)于敏化方式的選擇，物理敏化比化學(xué)敏化更好。

4 結(jié)束語

通過對(duì)乳化炸藥油水相體系中組分變化的研究，證明新配方組分材料的調(diào)整對(duì)乳化炸藥的爆炸性能和深水抗壓的性能有一定的影響。在水壓的作用下，HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸藥的爆速變化對(duì)乳化炸藥在深水下爆炸性能的變化有一定指導(dǎo)作用。在炸藥零氧平衡原則下，優(yōu)選出乳化炸藥配方組分的種類和含量，研制出一種爆炸性能好、深水抗壓性能好、無環(huán)境污染的深水耐壓型乳化炸藥。在此基礎(chǔ)上，仍有一些問題需要進(jìn)一步研究和探討，主要有以下3點(diǎn)：①深水環(huán)境中炸藥爆轟穩(wěn)定性、猛度、做功能力等相關(guān)爆炸性能的研究。②制造深水耐壓型乳化炸藥的關(guān)鍵技術(shù)是爆炸性能的提高。由于炸藥在某一特定條件下會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的破壞力，因此，其生產(chǎn)過程應(yīng)該是嚴(yán)格控制的。基于這一點(diǎn)，針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際情況，對(duì)深水耐壓型乳化炸藥的熱感度、撞擊感度、雷管感度進(jìn)行了試驗(yàn)研究。③將研究成果與深水爆破工程實(shí)踐相結(jié)合，檢驗(yàn)該炸藥是否能夠較好地用于深水環(huán)境的爆破作業(yè)中。

［1］王麗麗.乳化炸藥的改性及工藝研究［D］.太原：中北大學(xué)，2008.

［2］徐乾.深水抗壓型乳化炸藥的制備及性能研究［D］.南京：南京理工大學(xué)，2016.

本文部分參考文獻(xiàn)因著錄項(xiàng)目不全被刪除。

〔編輯：白潔〕

O381

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.072

2095－6835（2017）14－0072－03