【摘? 要】乳化釜內(nèi)的乳膠基質(zhì)由于機(jī)械原因或工人違規(guī)操作常常發(fā)生爆炸事故，依據(jù)熱點(diǎn)理論，熱分解機(jī)理在內(nèi)的熱理論分析事故原因顯得至關(guān)重要，這也為乳化炸藥的安全生產(chǎn)積累經(jīng)驗(yàn)，有利于推動(dòng)我國民爆行業(yè)蓬勃發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】乳膠基質(zhì);熱點(diǎn);熱爆炸;熱點(diǎn)

乳化炸藥作為水基硝銨類工業(yè)炸藥中的翹楚，具有獨(dú)特的油包水（W/O）結(jié)構(gòu)，在乳化釜1kg乳膠基質(zhì)中，硝酸銨占據(jù)約8成質(zhì)量配比，加之5%-7%的硝酸鈉和少量乳化劑，水與專用油相等成分，利用空氣源熱泵吸收冷凝器與蒸發(fā)器產(chǎn)生的熱量差值，循環(huán)后提供高溫，替代了傳統(tǒng)鍋爐供熱技術(shù)將水加熱至沸點(diǎn)，并將油相和乳化劑加熱到到80-85℃，將他們破碎溶化并稱量后按比例放到油相儲(chǔ)罐中備用，水相待攪拌過程中逐漸加入，經(jīng)歷共約3分鐘初乳階段和精乳階段后，冷機(jī)冷卻，泵輸送經(jīng)流量計(jì)至浸冷機(jī)底部，利用發(fā)泡劑和發(fā)泡促進(jìn)劑發(fā)泡，連續(xù)敏化和發(fā)泡后的炸藥具有雷管感度，也具有了裝藥包裝成型條件，乳化炸藥的機(jī)械化裝藥工序效率高，爆破效果好，大塊率低，后沖效果不明顯，鏟裝效率高。

熱點(diǎn)學(xué)說闡釋了炸藥內(nèi)部某一點(diǎn)機(jī)械能通過顆粒間，顆粒與容器的機(jī)械剪切與摩擦，或劇烈且迅速的塑性變形或絕熱壓縮，實(shí)現(xiàn)與熱能的相互轉(zhuǎn)化，進(jìn)而向整個(gè)炸藥傳遞，擴(kuò)展熱量。乳化炸藥的乳化器和螺旋泵經(jīng)常發(fā)生剪切，摩擦等機(jī)械效應(yīng)，造成反應(yīng)器熱量積聚，容易導(dǎo)致危險(xiǎn)。熱點(diǎn)無處不在，熱點(diǎn)通過熱積累的形式對(duì)炸藥機(jī)械感度，爆轟性能等產(chǎn)生影響。熱起爆作為炸藥發(fā)生燃燒或爆轟的最簡單形式，對(duì)于研究乳化炸藥起爆具有借鑒意義，以熱反應(yīng)擴(kuò)散方程為主體，定常狀態(tài)下，炸藥內(nèi)部熱擴(kuò)散符合以下定理：

令炸藥臨界溫度：

設(shè)炸藥特征尺寸r，取為平板半厚度，圓柱半徑和球體半徑，頻率因子Z，沖擊波脈沖持續(xù)時(shí)間τ，結(jié)合中心對(duì)稱溫度：

設(shè)n為炸藥形狀系數(shù)（無限平板，圓柱，球體n值依次遞增），得乳化炸藥臨界溫度偏微分：

熱點(diǎn)增長過程中，若處于對(duì)稱中心，令，，得到熱擴(kuò)散方程：

或已知給熱系數(shù)x，表面積S，可聯(lián)立系統(tǒng)和外界散出熱量，求出所需參數(shù)：

乳膠基質(zhì)主要成分硝酸銨110℃以上的分解產(chǎn)物有硝酸，氨氣，氮?dú)猓鯕?，二氧化氮等，依?jù)溫度下降，反應(yīng)向放熱方向移動(dòng)的化學(xué)平衡原理和反應(yīng)級(jí)數(shù)關(guān)系（ ），硝酸銨熱分解反應(yīng)速率加快。實(shí)驗(yàn)證明，加入氯離子抑制分解，而加酸促進(jìn)分解，應(yīng)嚴(yán)格控制乳化工序中氯離子含量。鐵離子（特別是Fe2+）作為催化劑催化分解，配合金屬鹽和含能粘合劑降低分解溫度。此外，加入1-3%的石蠟和潤滑油，可助燃硝酸銨溶液。乳化釜本身，反應(yīng)壓力如急劇增大，溫度升高，乳膠基質(zhì)體積將會(huì)變大且失去光澤，破乳。值得注意的是：油相材料作為活性物質(zhì)參與熱分解反應(yīng)，并可能會(huì)和硝酸銨分解產(chǎn)物發(fā)生二次（氧化）反應(yīng)。為防止熱量積累，應(yīng)定期檢查乳化炸藥生產(chǎn)線冷卻裝置，雨淋裝置等安全性與可靠性，加入適量潤滑劑減弱機(jī)械作用。選用適當(dāng)油膜，防止熱量因油膜厚度而過度積聚。減少水相積聚，保持一定量蒸發(fā)潛熱，促進(jìn)炸藥熱分解的同時(shí)降低乳化炸藥感度。此外，粘度配合剪切力將乳化炸藥油包水結(jié)構(gòu)分割成無數(shù)液滴狀，加上發(fā)泡作用，機(jī)械摩擦加劇，熱點(diǎn)增多，剪切作用大，加上傳熱緩慢，熱量逐漸積累。

結(jié)語

（1）利用對(duì)稱中心溫度，炸藥形狀系數(shù)等分析熱爆炸。熱點(diǎn)學(xué)說闡釋炸藥內(nèi)部某一點(diǎn)機(jī)械能通過顆粒與容器等的機(jī)械作用，塑性變形或絕熱壓縮，實(shí)現(xiàn)與熱能的相互轉(zhuǎn)化，進(jìn)而向整個(gè)炸藥傳遞熱量，造成反應(yīng)器熱量積聚。進(jìn)氣速度一定程度上大于排氣速度時(shí)，燃燒速度加快，溫度和壓力數(shù)據(jù)突躍，產(chǎn)物不斷膨脹，混合氣體形成沖擊波，一段時(shí)間后發(fā)生臨界爆轟。

（2）以硝酸銨分解為主線，氯離子抑制分解，催化劑鐵離子催化分解，加酸促進(jìn)分解，需嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度等條件。加入1-3%石蠟和潤滑油，可助燃硝酸銨溶液。如乳化釜本身反應(yīng)壓力急劇增大，溫度升高，會(huì)造成破乳，活性物質(zhì)油相材料參與熱分解反應(yīng)，會(huì)和硝酸銨分解產(chǎn)物發(fā)生二次氧化反應(yīng)。選用油膜時(shí)防止熱量因油膜厚度問題過度積聚或散失。減少水相積聚，保持一定量蒸發(fā)潛熱，促進(jìn)炸藥熱分解的同時(shí)降低乳化炸藥感度。此外，粘度配合剪切力將乳化炸藥油包水結(jié)構(gòu)分割成無數(shù)液滴狀，加上發(fā)泡作用，機(jī)械摩擦加劇，熱點(diǎn)增多，剪切作用大，加上傳熱緩慢，熱量逐漸積累，乳膠基質(zhì)保溫殼體爆炸。

（3）強(qiáng)化安全生產(chǎn)責(zé)任落實(shí)制度，牢記并吸取安全事故血的教訓(xùn)，強(qiáng)化安全監(jiān)管，定期檢查乳化炸藥生產(chǎn)線冷卻裝置，雨淋裝置等是否安全可靠，加入適量潤滑劑，減少不必要的機(jī)械作用。推進(jìn)炸藥向綠色，高效，智能化，推動(dòng)民爆行業(yè)多功能，一體化發(fā)展。

作者簡介：唐嘯，重慶，400700。