趙華平，董 云，李俊杰

中國(guó)葛洲壩集團(tuán)易普力股份有限公司 重慶市民用爆破器材工程技術(shù)研究中心，重慶 401121

Span-80作為乳化炸藥常用乳化劑，乳化效率高、成本低廉，但穩(wěn)定性差、炸藥儲(chǔ)存期短[1-5]。聚異丁烯丁二酰亞胺作為另一類常用乳化劑，乳膠基質(zhì)穩(wěn)定性好、炸藥儲(chǔ)存期長(zhǎng)，但乳化效率低、起乳慢[1,6-10]。隨著乳膠基質(zhì)“集中生產(chǎn)、遠(yuǎn)程配送”模式的發(fā)展，現(xiàn)有乳化劑將不再適合混裝乳膠基質(zhì)的制備。為改善乳化劑性能，提供更適于混裝乳膠基質(zhì)制備的乳化劑，筆者對(duì)聚異丁烯丁二酸酐衍生物合成工藝進(jìn)行深入研究，開(kāi)發(fā)了EPE乳化劑[11]。本文中，將通過(guò)基質(zhì)制備、性能檢測(cè)以及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用來(lái)探究其在混裝乳膠基質(zhì)制備中的應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Micro Trap型孔內(nèi)爆速/數(shù)據(jù)記錄儀，MREL Group of Companies Limited；TG16-WS型臺(tái)式高速離心機(jī)，湖南湘儀離心機(jī)儀器有限公司；Y-MZ-200型六向可程式模擬運(yùn)輸振動(dòng)臺(tái)，無(wú)錫市翼博凡環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備有限公司；模擬反復(fù)泵送試驗(yàn)儀，本公司自行設(shè)計(jì)。

2.0 mL堿式滴定管、1.5 L搪瓷缸、500 mL燒杯、直徑60 mm培養(yǎng)皿、20 mL注射器、150 mL樣品杯，市售產(chǎn)品。

0.1 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液、0.1%酚酞指示劑，市售分析純標(biāo)準(zhǔn)液。

1.2 基質(zhì)制備方法

按照現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝(表1)，采用不同批次EPE乳化劑在乳膠基質(zhì)制備站生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)混裝乳膠基質(zhì)，乳膠基質(zhì)編號(hào)分別為1735、1736。因不同批次EPE乳化劑生產(chǎn)所用原材料供應(yīng)商不同，乳化劑存在色差，所制備的乳膠基質(zhì)也存在一定色差，這屬于正?，F(xiàn)象。分別取5 kg乳膠基質(zhì)用于各項(xiàng)性能測(cè)試，剩余乳膠基質(zhì)敏化后均用于現(xiàn)場(chǎng)爆破。

表1 乳膠基質(zhì)生產(chǎn)工藝

1.3 計(jì)算方法

出水率計(jì)算見(jiàn)式(1)。

(1)

式中：X1— 乳膠基質(zhì)出水率，%；m1— 乳膠基質(zhì)出水量，g；6.426 — 40 g乳膠基質(zhì)含水量，g。

水溶值計(jì)算見(jiàn)式(2)。

(2)

式中：X2—乳膠基質(zhì)水溶值，%；V—滴定所消耗的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；N—NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的摩爾濃度，mol/L； 0.080 04—每毫克當(dāng)量NH4NO3的克數(shù)，g/mg；m2— 乳膠基質(zhì)試樣質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 儲(chǔ)存穩(wěn)定性

為考察2種乳膠基質(zhì)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，將2種乳膠基質(zhì)在常溫條件下進(jìn)行閉口儲(chǔ)存試驗(yàn)，分別于0、3、15和30 d時(shí)觀察基質(zhì)狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果如表2和圖1所示。由表2和圖1可知：1735和1736乳膠基質(zhì)在30 d常溫閉口儲(chǔ)存過(guò)程中均未出現(xiàn)析晶破乳現(xiàn)象，這說(shuō)明乳膠基質(zhì)的儲(chǔ)存穩(wěn)定性好，穩(wěn)定儲(chǔ)存期在一個(gè)月以上，能滿足現(xiàn)場(chǎng)混裝乳膠基質(zhì)的生產(chǎn)使用要求。

表2 乳膠基質(zhì)儲(chǔ)存試驗(yàn)結(jié)果

2.2 離心穩(wěn)定性

為考察2種乳膠基質(zhì)的離心穩(wěn)定性，將2種乳膠基質(zhì)各取40 g進(jìn)行離心試驗(yàn)，8 000 r/min離心60 min，觀察基質(zhì)出水和析晶情況，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3和圖2。由表3和圖2可知：2種乳膠基質(zhì)均無(wú)出水現(xiàn)象，僅有出油現(xiàn)象，離心管中乳膠基質(zhì)均無(wú)析晶，這說(shuō)明乳膠基質(zhì)在高速離心條件下穩(wěn)定性好，不會(huì)出現(xiàn)出水、析晶情況。

表3 乳膠基質(zhì)離心試驗(yàn)結(jié)果

圖2 乳膠基質(zhì)離心試驗(yàn)

2.3 抗水性能

為考察2種乳膠基質(zhì)的抗水性能，準(zhǔn)確稱取一定量的乳膠基質(zhì)填滿直徑60 mm的培養(yǎng)皿并抹平，置于盛有200 mL水的500 mL燒杯中進(jìn)行浸泡，分別在0、15 d時(shí)觀察基質(zhì)狀態(tài)，并在第15天準(zhǔn)確移取30 mL浸泡液，置于250 mL錐形瓶中，加入15 mL甲醛水溶液，滴加3滴酚酞指示劑，用0.102 8 mol/L的NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至終點(diǎn)，記錄所用堿液體積，計(jì)算乳化基質(zhì)水溶值，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4和圖3。由表4和圖3可知：經(jīng)過(guò)15 d的浸泡，2種乳膠基質(zhì)僅有表層泛白，內(nèi)部完好，水溶值遠(yuǎn)低于1%，這說(shuō)明乳膠基質(zhì)在長(zhǎng)時(shí)間浸泡下抗水性能好，能滿足現(xiàn)場(chǎng)水孔裝藥的要求。

表4 乳膠基質(zhì)浸泡試驗(yàn)結(jié)果

圖3 乳膠基質(zhì)浸泡試驗(yàn)

2.4 耐泵送性能

為考察2種乳膠基質(zhì)的耐泵送性能，將2種乳膠基質(zhì)分別裝入20 mL注射器中，安裝于模擬泵送試驗(yàn)儀上進(jìn)行泵送試驗(yàn)，往復(fù)泵送6次，過(guò)程中觀察基質(zhì)的變化情況，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5和圖4。由表5和圖4可知：2種乳膠基質(zhì)經(jīng)過(guò)往復(fù)6次泵送后表觀無(wú)明顯變化，手碾不析晶，這說(shuō)明乳膠基質(zhì)具有良好的耐泵送能力，能夠經(jīng)受多次泵送。

表5 乳膠基質(zhì)泵送試驗(yàn)結(jié)果

圖4 乳膠基質(zhì)泵送試驗(yàn)

2.5 抗顛簸性能

為考察2種乳膠基質(zhì)的抗顛簸性能，將2種乳膠基質(zhì)盛于1.5 L搪瓷缸中，安裝于六向可程式模擬運(yùn)輸振動(dòng)臺(tái)上進(jìn)行顛簸試驗(yàn)，分別于15、35和50 h時(shí)觀察基質(zhì)狀態(tài)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6和圖5。由表6和圖5可知：2種乳膠基質(zhì)經(jīng)過(guò)50 h顛簸無(wú)明顯變化，這說(shuō)明乳膠基質(zhì)具有良好的抗顛簸能力，能夠經(jīng)受長(zhǎng)時(shí)間、遠(yuǎn)距離運(yùn)輸。

表6 乳膠基質(zhì)顛簸試驗(yàn)結(jié)果

圖5 乳膠基質(zhì)顛簸試驗(yàn)

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

將生產(chǎn)的2種乳膠基質(zhì)分別用現(xiàn)場(chǎng)混裝車配送至封開(kāi)石灰石礦，在現(xiàn)場(chǎng)條件相同的情況下依次實(shí)施中深孔臺(tái)階爆破。臺(tái)階高度15 m，炮孔直徑150 mm，平均炮孔深度為17.5 m，爆破炮孔數(shù)為26個(gè)，孔網(wǎng)參數(shù)為7 m×5 m。現(xiàn)場(chǎng)混裝車裝藥，炸藥密度為1.16 g/cm3，線裝藥密度約為21 kg/m，裝藥長(zhǎng)度13 m，堵塞長(zhǎng)度4.5 m，總裝藥量約5.8 t?？變?nèi)使用500 ms高精度導(dǎo)爆管雷管連接起爆藥包，孔間使用25 ms高精度導(dǎo)爆管雷管，排間使用65 ms高精度導(dǎo)爆管雷管，采用逐孔起爆網(wǎng)路起爆，采用Micro Trap型孔內(nèi)爆速/數(shù)據(jù)記錄儀測(cè)試孔內(nèi)爆速，測(cè)試結(jié)果如圖6所示。

圖6 孔內(nèi)爆速

由圖6可以得出：2種基質(zhì)在炮孔內(nèi)穩(wěn)定傳播的爆速分別為5 942.0、5 930.7 m/s，現(xiàn)場(chǎng)爆破后塊度均勻，爆破效果良好，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)爆破要求。

4 結(jié)論

為探究EPE乳化劑在乳膠基質(zhì)制備中的應(yīng)用，按照現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝，采用EPE乳化劑制備乳膠基質(zhì)并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。通過(guò)常溫下閉口儲(chǔ)存試驗(yàn)、離心試驗(yàn)、浸泡試驗(yàn)、泵送及顛簸試驗(yàn)，顯示基質(zhì)無(wú)析晶、破乳、出水等現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)爆破測(cè)試顯示爆破后基質(zhì)塊度均勻，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)爆破要求。