夏廣方

中國葛洲壩集團(tuán)易普力股份有限公司 重慶 401121

1 乳化炸藥的化學(xué)敏化機(jī)理

乳化炸藥的常用敏化方式包括物理敏化和化學(xué)敏化兩種，其中化學(xué)敏化因具有成本低、發(fā)泡快等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用。化學(xué)敏化利用了亞硝酸鹽、水及一些其他的無機(jī)物發(fā)泡劑，反應(yīng)機(jī)理是向乳化基質(zhì)中加入化學(xué)材料，使之在冷卻混拌過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放出氣體，滯留在內(nèi)形成氣泡，并均勻分布在乳化基質(zhì)中，從而達(dá)到敏化目的，進(jìn)而改善乳化炸藥的性能。這些小氣泡分布得是否均勻?qū)θ榛ㄋ幍姆€(wěn)定性影響很大，敏化工藝是制約乳化炸藥生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，敏化的質(zhì)量直接影響其爆轟性能和儲(chǔ)存穩(wěn)定性[1]。

2 敏化對(duì)乳化炸藥質(zhì)量影響

2.1 靜態(tài)混合器

中低溫化學(xué)敏化它分上下兩部分，敏化助劑在上層靜態(tài)混合器內(nèi)加入，當(dāng)敏化助劑與乳化基質(zhì)充分混合后進(jìn)入下層靜態(tài)混合器，敏化發(fā)泡劑則加入下層靜態(tài)混合器內(nèi)。由于靜態(tài)混合器內(nèi)基質(zhì)混合時(shí)間偏小及敏化劑和助劑加入后分散較均勻，所以敏化劑及助劑加入量應(yīng)比計(jì)算值偏大。根據(jù)試驗(yàn)論證，該型號(hào)靜態(tài)混合器混合后的化學(xué)發(fā)泡劑反應(yīng)速率偏快，敏化劑及助劑加入量過大時(shí)，敏化出口密度偏小，一般在1．00g/cm3～1．10g/cm3之間，而且形成的氣泡直徑過大，無法形成熱點(diǎn)，致使乳化炸藥的性能偏低。因此，使用該型號(hào)靜態(tài)混合器時(shí)，適當(dāng)敏化劑及助劑的加入量及其濃度和敏化溫度對(duì)乳化炸藥的初始性能及貯存性能有著重要影響。

2.2 敏化劑和助劑濃度

通常亞硝酸鈉溶液濃度為40%、密度為1．31g/cm3比較適中；助劑可選用濃度為40%，密度為1．26g/cm3的溶液。助劑濃度適中，可以避免對(duì)乳膠基質(zhì)油膜的破壞，能夠加快亞硝酸鈉的產(chǎn)氣速率、在很短的時(shí)間內(nèi)促使反應(yīng)完全以消除后效、不會(huì)對(duì)乳化炸藥的儲(chǔ)存穩(wěn)定性及爆轟性能產(chǎn)生明顯的影響。

2.3 敏化劑加入量

通常乳化炸藥裝藥前最佳密度為1．07～1．10g/cm3，因此，當(dāng)乳化炸藥化學(xué)發(fā)泡后，密度盡量控制在1．07～1．10g/cm3之間，這就要求找到—個(gè)敏化劑及助劑的最佳加入量。

2.4 敏化溫度

敏化溫度直接決定著發(fā)泡劑反應(yīng)的速度，反應(yīng)速度慢，乳化炸藥中氣泡數(shù)量達(dá)不到穩(wěn)定爆轟的條件；反應(yīng)速度過快，炸藥中氣泡數(shù)量及大小無法滿足炸藥穩(wěn)定爆轟的條件。因此，合適的敏化溫度直接影響著炸藥密度的大小，進(jìn)而影響到炸藥能否穩(wěn)定爆轟。

3 乳化炸藥質(zhì)量影響對(duì)性能的分析

乳化炸藥由水相材料、油相材料和敏化劑組成。乳膠基質(zhì)是由含氧無機(jī)鹽的過飽和溶液和與水不相溶的碳?xì)浠衔?，借助乳化劑及外界作?適當(dāng)?shù)臋C(jī)械作用，如剪切、攪拌等)，使氧化劑水溶液以微小的液滴均勻分散于油相中，形成W/O型結(jié)構(gòu)的乳化基質(zhì)，該乳化基質(zhì)密度大，一般1．36-1．43g/cm3左右，基本不具備雷管感度。

3.1 水相析晶點(diǎn)的影響

乳化炸藥的水相材料由含氧無機(jī)鹽的過飽和溶液組成，其物理性質(zhì)直接影響到乳膠基質(zhì)的穩(wěn)定性，對(duì)乳化炸藥分散相聚集產(chǎn)生顯著影響。乳化炸藥在外界環(huán)境溫度低于5℃時(shí)，水相材料組成部分的晶體析晶是導(dǎo)致破乳并降低爆炸性能直至無法起爆的主要因素之一。由于溫度的變化對(duì)硝酸銨的溶解度影響較大，當(dāng)外界溫度與乳化炸藥溫度相差較大時(shí)，硝酸銨更易析晶，導(dǎo)致油膜變形收縮直接破損，造成油包水結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定，直接影響到乳化炸藥的儲(chǔ)存性能[2]。

（1）硝酸鈉含量的影響。我國乳化炸藥主要采用硝酸銨、硝酸鈉混合氧化劑制備水相溶液，硝酸銨與硝酸鈉之比通常是4：1左右，硝酸鈉既在一定程度上降低了溶液的析晶點(diǎn)，又改善了乳化炸藥產(chǎn)品的質(zhì)量。但硝酸鈉中含有金屬元素鈉并參與爆炸反應(yīng)，在參與爆炸反應(yīng)的過程中要奪取體系中的一部分氧而生成氧化鈉；而凝聚態(tài)的氧化鈉不利于炸藥的爆炸做功。所以，綜合考慮下，在乳化炸藥生成過程中硝酸鈉的用量都不多，一般在10%左右，可使乳化炸藥水相溶液析晶點(diǎn)降低5℃左右，而不影響其爆炸性能。

（2）尿素的加入。尿素最初作為一種防凍劑加入乳化炸藥中，它具有較強(qiáng)的降低硝酸銨水溶液析晶點(diǎn)的能力。在乳化炸藥組分中加入尿素可增大硝酸銨的溶解度，同時(shí)可與硝酸銨形成“固液溶液”，晶體單元的可移動(dòng)性受到了限制，防止硝酸銨晶體因β與α斜方晶體之間的相互轉(zhuǎn)變而給乳化炸藥的工業(yè)生產(chǎn)和儲(chǔ)存帶來負(fù)面影響。

（3）水含量。乳化炸藥水相材料組分中，水是不可缺少的主要成分，水含量直接影響乳化炸藥的爆炸能力、儲(chǔ)存穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本。當(dāng)水的含量在一定范圍內(nèi)時(shí)，隨著水含量的增加，乳化炸藥的安全性和穩(wěn)定性提高。但隨著水含量的增加，乳化炸藥的爆炸性能也隨之降低，在確定水含量時(shí)，需充分考慮炸藥的安全性、穩(wěn)定性，甚至炸藥生產(chǎn)的成本。水含量在一定范圍內(nèi)對(duì)炸藥的初始性能影響較大，特別是殉爆距離。

3.2 生產(chǎn)工藝

乳化炸藥儲(chǔ)存性能的主要影響因素是乳化方式與效果，選用合適的乳化器，盡量減小分散相粒子的大小，增強(qiáng)連續(xù)相油膜的韌性和強(qiáng)度，增加W/O結(jié)構(gòu)固化敏化氣泡的能力，使乳化炸藥爆轟反應(yīng)更完全，從而提高乳化炸藥的儲(chǔ)存質(zhì)量和性能[3]。

4 結(jié)論

乳化炸藥密度的控制完全取決于敏化的效果，采用中低溫敏化工藝，能夠較好地調(diào)節(jié)乳化炸藥的密度和能量，保證乳化炸藥的密度控制在合適的范圍內(nèi)。同時(shí)，根據(jù)中低溫線生產(chǎn)乳化炸藥的工藝條件，在不改變常規(guī)配方的情況下，選用合適的水相材料及其配比，降低硝酸銨的析晶點(diǎn)，提高分散相和W/O結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，能夠有效提高乳化炸藥的儲(chǔ)存質(zhì)量和穩(wěn)定性。