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石英砂在乳化炸藥中的應用

發表作者:admin 發表日期:2017-10-21

    石英砂在乳化炸藥中的應用

    爲了提高乳化炸藥的性能,采用化學發泡技術,對乳化炸藥進行敏化,在保證生産安全的前提下,將微細粒末石英砂作爲炸藥的添加劑對乳化膠體進行敏化,提高率爆轟感度、縮短了保溫發泡的時間,降低了散化劑的使用量,爲完善乳化炸藥在礦山現場的生産和應用提供了實際經驗。

    1.化學發泡

    为了提高乳化炸药的爆轰感度,黄沙坪矿乳化炸药厂采用化學發泡技术对其进行敏化反应,而化學發泡技术的难度表现在两个方面:一是当时发不起来,后来又继续发泡,即存在后效;二是当时发得很好,经包装后,气泡损失,密度升高,难于起爆。为了得到合适的乳化炸药,在运行化學發泡技术时,一般采用以下几种方法:

    (1)65℃左右發泡,50℃包裝,但暫不封口,並對其保溫,待密度合格後,再封口打包。

    (2)65℃發泡,並在室溫下密閉保溫,待炸藥冷卻至40℃左右變稠後,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;後者需要采用無吸入和抽空過程的包裝,方可得到合格的産品。兩者均存在保溫時間長的問題,對生産工藝不利。

    在上述工藝的基礎上揚長避短,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産安全性的前提下,既可提高乳化炸藥的性能,又縮短了保溫發泡時間。

    2.用石英砂做添加劑的理論依據

    早在19世末,法國化學家別爾特羅首先提出了炸藥起爆假說,他認爲在機械作用下的起爆是由于機械能轉變爲熱能,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時,機械能首先轉變爲熱能,這些熱能並不是均勻分布的,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,同時也放出熱量,促使反應加速,結果熱點處所形成的強烈反應引起炸藥的部分或全部爆炸。熱點的形成和擴展的過程爲:首先由機械作用産生熱點,以熱點爲中心,反應向周圍的炸藥擴展,此時,大多以爆燃的形式進行,然後燃燒轉變爲低速爆炸,再成長爲穩定的爆轟。

    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産生摩擦,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生晶體形態變化,使體積膨脹,因而有助于炸藥做功。同時還有人認爲,在1300℃時,矽與氨化合生成氮化矽,並放出氣體,因此可以提高炸藥的威力。

    3.生産實踐及實驗結果

    所加入的石英砂,是經過加工後的極微小的粉狀砂粒,一般超過100目,其細度是相當小的。黃沙坪礦乳化炸藥廠自1984年引進長沙礦山研究院的乳化炸藥生産技術後,經過了10多年的生産實踐,生産質量穩定。但曾有段時間,由于操作不當,敏感度達不到要求,Φ32mm藥卷經常發生拒爆,尤其是1989年,一次性報廢炸藥數10t。後來在熱起爆機理的啓迪下,在原炸藥配方中加入適量的石英砂進行試驗,結果,再也未發生過拒爆事故,其它各項技術參數均有所提高。

    (1)加入石英砂以後,發泡技術易于實現,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,加入石英砂後只需保溫0.5h即可達到要求的感度。其試驗結果如表1。

石英砂在乳化炸藥中的應用

    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,必須保溫5h,才能使密度達到1.18g/ml。由此可見加入石英砂以後,因微粒的存在,炸藥中相當于加入了可形成熱點的物質,從而提高了爆轟感度。

    (2)實驗表明,加入石英砂後,炸藥的一些性能指標大致不變,而威力有所提高。

    (3)人們最擔心的問題是加入高硬度的石英砂後,會增加炸藥的機械感度,從而發生爆炸事故。經多次采樣檢測,結果表明,加入和不加入石英砂的炸藥,其撞擊感度,抗擊感度均爲零,這說明炸藥不會因加石英砂而使其安全性能惡化。

    4.結論

    (1)通過上述理論分析和生産實踐表明,采用石英砂作爲乳化炸藥的添加劑是可行的,它可以提高炸藥的爆轟感度,縮短保溫發泡時間,使炸藥的各項技術性能指標達到或超過國家標准。

    (2)加入石英砂的乳化炸藥,經檢測證明其生産和貯存的安全性並不會改變。

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