張國(guó)亮

【摘 要】乳化炸藥的貯存穩(wěn)定性受各種各樣因素的影響，乳化劑是諸多因素中至關(guān)重要的影響因素。本文就乳化劑對(duì)乳化炸藥硬化問(wèn)題的影響及改善對(duì)策進(jìn)行了探討，通過(guò)對(duì)乳化劑調(diào)整、乳化機(jī)選型與生產(chǎn)工藝條件等實(shí)際效果分析，研究出了乳化炸藥硬化問(wèn)題的改善對(duì)策，希望能為乳化炸藥硬化問(wèn)題的改善提供一定的參考借鑒。

【關(guān)鍵詞】乳化炸藥；乳化劑；硬化；改善對(duì)策

0.引言

所謂的乳化炸藥，是借助乳化劑的作用，使氧化劑鹽類(lèi)水溶液的微滴，均勻分散在含有分散氣泡或空心玻璃微珠等多孔物質(zhì)的油相連續(xù)介質(zhì)中，形成的一種油包水型乳膠狀炸藥，并因其具有密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好、臨界直徑小、起爆感度好等優(yōu)點(diǎn)，在許多工程爆破領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是乳化炸藥由于貯存穩(wěn)定性的不足，容易硬化而影響爆炸性能，給生產(chǎn)和使用安全帶來(lái)較大的影響。因此，在乳化炸藥的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)用中防治炸藥硬化對(duì)保證乳化炸藥的性能尤為重要。本文就乳化劑對(duì)乳化炸藥硬化問(wèn)題的影響及改善對(duì)策進(jìn)行了探討，希望能為乳化炸藥硬化問(wèn)題的改善提供一定的參考借鑒。

1.乳化炸藥硬化現(xiàn)象影響因素分析

乳化炸藥成品在常溫儲(chǔ)存過(guò)程中的硬化將導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降甚至導(dǎo)致其喪失爆轟能力。作為乳膠型抗水工業(yè)炸藥，有效保持其儲(chǔ)存期性能關(guān)鍵在于乳狀液的穩(wěn)定性。乳狀液是一個(gè)較為復(fù)雜的多相體系，是由水相、油相溶液經(jīng)過(guò)乳化機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)、反復(fù)剪切后，二者變成小液滴，在乳化劑的作用下形成的油包水（W/O）的乳膠基質(zhì)。硬化現(xiàn)象通常是由于炸藥基質(zhì)破乳，內(nèi)相（水相）析晶而變硬。因此乳化基質(zhì)粒子大小、界面膜強(qiáng)度、油相材料、乳化劑、工藝條件等都可能引起產(chǎn)品硬化變質(zhì)，性能指標(biāo)下降。由此可見(jiàn)，解決乳化炸藥儲(chǔ)存期間硬化現(xiàn)象應(yīng)主要從以下兩方面入手：（1）乳化劑的選用；（2）乳化設(shè)備的合理工藝參數(shù)控制。

1.1乳化劑對(duì)乳化炸藥硬化現(xiàn)象的影響分析及控制

優(yōu)良的乳化體系是乳化炸藥爆轟性能和貯存穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的重要保障，起著決定性?xún)?nèi)因作用。乳膠體的形成，一靠乳化機(jī)機(jī)械剪切，二靠乳化劑定向分散的化學(xué)力。在乳化過(guò)程中，乳化劑起到了一個(gè)至關(guān)重要的作用，它就像一雙手，一只緊緊的抓住水相，一只緊緊的抓住油相，形成一個(gè)整體。乳化劑是穩(wěn)定乳化體系必不可少的重要組分之一。乳化炸藥基質(zhì)是典型的油包水型乳狀液，要求乳化劑的HLB值應(yīng)處于3～6之間。乳化炸藥常用的乳化劑主要有高分子乳化劑和Span-80，高分子乳化劑因其網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)特性，使形成乳化基質(zhì)穩(wěn)定性更好，但實(shí)際生產(chǎn)中，相對(duì)于Span-80，使用高分子乳化劑材料成本較高，且要求水、油相工藝溫度高，要求乳化機(jī)轉(zhuǎn)速高、定子與轉(zhuǎn)子間隙小，起乳速度慢等因素不利于安全生產(chǎn)。Span-80的HLB值為4.3，具有起乳速度較快、尾料產(chǎn)生少、工藝溫度要求較低等優(yōu)點(diǎn)，是目前國(guó)內(nèi)普遍認(rèn)為生產(chǎn)乳化炸藥較好的乳化劑。但其長(zhǎng)鏈分子結(jié)構(gòu)特性使之形成的乳化炸藥的儲(chǔ)存

穩(wěn)定性相對(duì)稍差，易出現(xiàn)油水分析，導(dǎo)致藥條變質(zhì)發(fā)硬。表1是采用Span-80乳化劑（含量2%）其儲(chǔ)存時(shí)間與性能關(guān)系表。

事實(shí)上，雖然HLB值在3～6的乳化劑多數(shù)能在氧化劑水溶液中形成W/O型乳化液，但所形成的乳化液的穩(wěn)定性卻有質(zhì)的差別。這是因?yàn)椋?）不同的乳化劑所構(gòu)成的界面膜的強(qiáng)度和緊密程度不同。（2）不同的乳化劑分子結(jié)構(gòu)的立體空間特性不同。如果選用的乳化劑的主鏈結(jié)構(gòu)與所使用的油相結(jié)構(gòu)相近或相似，那么兩者就有可能有較大的親和力，它們所形成的界面膜的強(qiáng)度和緊密程度必定增大，從而導(dǎo)致整個(gè)乳化體系的穩(wěn)定性增強(qiáng)，故而乳化炸藥界面膜形成的臨界條件對(duì)乳化炸藥穩(wěn)定性至關(guān)重要。由表1可以看出單一使用Span-80作為乳化炸藥的乳化劑，其儲(chǔ)存期穩(wěn)定性還不是十分理想。

為彌補(bǔ)單一使用Span-80乳化劑不足，兼顧Span-80及高分子乳化劑優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)添加適量石油磺酸鋇制成的混合乳化劑可增強(qiáng)界面膜的強(qiáng)度和緊密程度，從而改善乳化炸藥界面膜形成的臨界條件使之整個(gè)乳化體系的穩(wěn)定性增強(qiáng)。以不同配比的Span-80和添加少量石油磺酸鋇制成的混合乳化劑作對(duì)比。

從中可以看出，選定Span-80量1.6%加石油磺酸鋇量0.4%為乳化炸藥的乳化劑，能夠得到較好的乳化基質(zhì)。通過(guò)選定加入量1.6%Span-80添加0.4%的石油磺酸鋇量乳化劑做出儲(chǔ)存期性能關(guān)系如表2。

不難看出，加入合理量結(jié)構(gòu)相近或相似的配位絡(luò)合物制成的混合型乳化劑如含量為1.6%的Span-80與0.4%的石油磺酸鋇乳化劑，可以使乳化劑的乳化能力明顯增強(qiáng)，使得乳化炸藥的穩(wěn)定性能大大提高。

1.2乳化機(jī)工藝參數(shù)控制對(duì)乳化炸藥硬化現(xiàn)象的影響分析及控制

乳化炸藥儲(chǔ)存期穩(wěn)定性與乳化基質(zhì)粒子的均勻程度、細(xì)膩程度、光澤度有很大的關(guān)系，一般其均勻程度、細(xì)膩程度越高，光澤度越好，在儲(chǔ)存期間就很難出現(xiàn)硬化拒爆等問(wèn)題。目前多數(shù)廠(chǎng)家采用一級(jí)乳化機(jī)。乳化機(jī)分立式跟臥式兩種，其構(gòu)造均分為兩個(gè)腔體，油、水相先進(jìn)入第一空腔經(jīng)攪拌后甩入設(shè)有定子與轉(zhuǎn)子的剪切腔經(jīng)轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)使得水、油相在腔體內(nèi)被反復(fù)剪切從而形成細(xì)小液滴。乳化過(guò)程中，攪拌有兩種作用：一是沿軸向推動(dòng)油（水）混合液在罐內(nèi)上下循環(huán)；二是產(chǎn)生剪切作用，使流入罐中的氧化劑水溶液高度分散于油相之中，這樣往復(fù)循環(huán)而被分散成細(xì)小液滴，形成油包水型的粘稠乳膠體。乳膠粒子分散越均勻、越細(xì)，炸藥穩(wěn)定性也就越高。因此，乳化機(jī)工藝參數(shù)控制對(duì)炸藥穩(wěn)定性起著關(guān)鍵性外因作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的乳化機(jī)轉(zhuǎn)速獲得的基質(zhì)效果與180天的炸藥穩(wěn)定性對(duì)比情況，見(jiàn)表3。

乳化機(jī)速度越快對(duì)獲得較好的乳化效果越有利。而實(shí)際上，當(dāng)乳化機(jī)速度過(guò)高時(shí)，機(jī)械的反復(fù)攪拌剪切形成的乳膠基質(zhì)粒子越小，形成的界面膜表面積越大，基質(zhì)表現(xiàn)出光滑、透明，相對(duì)較稀的狀態(tài)。這樣形成的油膜相對(duì)較薄，導(dǎo)致油膜包覆強(qiáng)度、彈性減弱，個(gè)別粒子因凝聚易產(chǎn)生破乳，儲(chǔ)存期內(nèi)可能發(fā)生變硬現(xiàn)象。由表3可以看出：當(dāng)乳化機(jī)變頻器控制在40Hz～45Hz，對(duì)應(yīng)的乳化機(jī)轉(zhuǎn)速獲得的基質(zhì)狀態(tài)最好，能確保有效期內(nèi)乳化炸藥產(chǎn)品穩(wěn)定不硬化。且使用不同的乳化劑對(duì)應(yīng)最佳的乳化機(jī)轉(zhuǎn)速也有差別，高分子乳化劑要求乳化機(jī)轉(zhuǎn)度相對(duì)于Span-80要高得多。同時(shí)為減少開(kāi)、關(guān)機(jī)時(shí)的尾料量，可利用鎮(zhèn)流器控制乳化機(jī)啟動(dòng)電流，使乳化機(jī)在關(guān)機(jī)、啟動(dòng)、帶料啟動(dòng)過(guò)程中能保持平穩(wěn)轉(zhuǎn)速啟動(dòng)，乳化起乳速度快。因此，選擇結(jié)構(gòu)合適的乳化機(jī)并保持乳化機(jī)合理穩(wěn)定轉(zhuǎn)速即可有效防止乳化炸藥破乳硬化。

2.結(jié)論

綜上所述，乳化炸藥具有密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好、臨界直徑小、起爆感度好等優(yōu)點(diǎn)，在許多工程爆破領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是由于其容易受到硬化問(wèn)題的干擾而導(dǎo)致炸藥性能的下降，所以為了保障炸藥的性能，應(yīng)該選用混合乳化劑，確保乳化炸藥產(chǎn)品有效期內(nèi)穩(wěn)定、不產(chǎn)生硬化，從而對(duì)改進(jìn)和提高產(chǎn)品質(zhì)量，確保使用安全有一定的幫助作用。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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