為了提高乳化炸藥的性能,采用化學(xué)發(fā)泡技術(shù),對乳化炸藥進行敏化,在保證正常生產(chǎn)的前提下,將微細粒末石英砂作為炸藥的添加劑對乳化膠體進行敏化,提高率爆轟感度、縮短了保溫發(fā)泡的時間,降低了散化劑的使用量,為完善乳化炸藥在礦山現(xiàn)場的生產(chǎn)和應(yīng)用提供了實際經(jīng)驗。
1、化學(xué)發(fā)泡
為了提高乳化炸藥的爆轟感度,乳化炸藥廠采用化學(xué)發(fā)泡技術(shù)對其進行敏化反應(yīng),而化學(xué)發(fā)泡技術(shù)的難度表現(xiàn)在兩個方面:一是當時發(fā)不起來,后來又繼續(xù)發(fā)泡,即存在后效;二是當時發(fā)得很好,經(jīng)包裝后,氣泡損失,密度升高,難于起爆。為了得到合適的乳化炸藥,在運行化學(xué)發(fā)泡技術(shù)時,一般采用以下幾種方法:
(1)65℃左右發(fā)泡,50℃包裝,但暫不封口,并對其保溫,待密度合格后,再封口打包。
(2)65℃發(fā)泡,并在室溫下密閉保溫,待炸藥冷卻至40℃左右變稠后,固泡能力增加時,再采用合適的包裝機包裝。此時氣泡因在高稠乳膠中固定,可以保持適合的密度。
以上兩種方法,實踐證明是有效的,但前者一般廠家保溫時間至少需要4-5h;后者需要采用無吸入和抽空過程的包裝,方可取得合格的產(chǎn)品。兩者均存在保溫時間長的問題,對生產(chǎn)工藝不利。
在上述工藝的基礎(chǔ)上揚長避短,在乳化炸藥中加入添加劑—微細粉末狀的石英砂,在保證不惡化炸藥生產(chǎn)可靠性的前提下,既可提高乳化炸藥的性能,又縮短了保溫發(fā)泡時間。
2、用石英砂做添加劑的理論依據(jù)
早在19世末,法國化學(xué)家別爾特羅首先提出了炸藥起爆假說,他認為在機械作用下的起爆是由于機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮,使炸藥受到起爆溫度所致。這種熱起爆機理著重指出,當炸藥受到撞擊或摩擦?xí)r,機械能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮,這些熱能并不是均勻分布的,而是聚集在炸藥許多局部的地方形成“熱點”,由于熱點的溫度高,在其附近的炸藥開始分解反應(yīng),同時也放出熱量,促使反應(yīng)加速,結(jié)果熱點處所形成的強烈反應(yīng)引起炸藥的部分或全部爆炸。熱點的形成和擴展的過程為:首先由機械作用產(chǎn)生熱點,以熱點為中點,反應(yīng)向周圍的炸藥擴展,此時,大多以爆燃的形式進行,然后燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榈退俦,再成長為穩(wěn)定的爆轟。
乳化炸藥加入少量添加劑石英砂,使炸藥與固體微粒石英之間產(chǎn)生摩擦,相當于加入了微小氣泡,形成局部熱點,從而可以提高乳化炸藥的爆轟感度。
另外有人提出,石英砂在高溫高壓下發(fā)生晶體形態(tài)變化,使體積膨脹,因而有助于炸藥做功。同時還有人認為,在1300℃時,硅與氨化合生成氮化硅,并放出氣體,因此可以提高炸藥的威力。
3、生產(chǎn)實踐及實驗結(jié)果
所加入的石英砂,是經(jīng)過加工后的較微小的粉狀砂粒,一般超過100目,其細度是相當小的。乳化炸藥廠自1984年引進長沙礦山研究院的乳化炸藥生產(chǎn)技術(shù)后,經(jīng)過了10多年的生產(chǎn)實踐,生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。但曾有段時間,由于操作不當,敏感度達不到要求,φ32mm藥卷經(jīng)常發(fā)生拒爆,尤其是1989年,一次性報廢炸藥數(shù)10t。后來在熱起爆機理的啟迪下,在原炸藥配方中加入適量的石英砂進行試驗,結(jié)果,再也未發(fā)生過拒爆事故,其它各項技術(shù)參數(shù)均有所提高。
(1)加入石英砂以后,發(fā)泡技術(shù)易于實現(xiàn),夏天不需要保溫,即可達到要求的爆轟感度,冬天,以前需保溫5-6h,加入石英砂后只需保溫0.5h,即可達到要求的感度。其試驗結(jié)果如表1。
表1 密度保溫對比試驗
溫度℃ | 保溫時間h | 密度g/ml | |
加砂 | 不加砂 | ||
50 | 0.5 | 1.22 | 1.28 |
50 | 1 | 1.18 | 1.28 |
50 | 3 | 1.15 | 1.25 |
50 | 5 | 1.10 | 1.18 |
由表1可知,加石英砂,保溫0.5h就可達到1.22g/ml的密度,而此時炸藥也可達到殉爆60m的性能;不加石英砂,需要保溫5h,才能使密度達到1.18g/ml。由此可見加入石英砂以后,因微粒的存在,炸藥中相當于加入了可形成熱點的物質(zhì),從而提高了爆轟感度。
(2)實驗表明,加入石英砂后,炸藥的一些性能指標大致不變,而威力有所提高。
(3)人們較擔心的問題是加入高硬度的石英砂后,會增加炸藥的機械感度,從而發(fā)生爆炸事故。經(jīng)多次采樣檢測,結(jié)果表明,加入和不加入石英砂的炸藥,其撞擊感度,抗擊感度均為零,這說明炸藥不會因加石英砂而使其可靠性能惡化。
4、結(jié)論:
(1)通過上述理論分析和生產(chǎn)實踐表明,采用石英砂作為乳化炸藥的添加劑是可行的,它可以提高炸藥的爆轟感度,縮短保溫發(fā)泡時間,使炸藥的各項技術(shù)性能指標達到或超過國家標準。
(2)加入石英砂的乳化炸藥,經(jīng)檢測證明其生產(chǎn)和貯存的可靠性并不會改變。