復(fù)合蠟指標(biāo)對JWL-Ⅲ型和JK 型乳化炸藥性能影響的探討

2019-04-07 08:24:44周曉瓊

煤礦爆破 2019年6期

張強(qiáng),周曉瓊

(四川雅化實(shí)業(yè)集團(tuán)股份有限公司,四川雅安625000)

0 引言

乳化炸藥自1969 年問世以來,其性能和生產(chǎn)工藝得到了不斷的改進(jìn),但乳化炸藥的油相材料仍采用石蠟、地蠟、機(jī)油、凡士林等多種成分的組合,這種組合的油相材料既給生產(chǎn)帶來諸多不便,也不能保證乳化炸藥的質(zhì)量穩(wěn)定,而且成本較高。 2000年前出現(xiàn)了以煉油廠廢油和廢蠟為主要原料制備復(fù)合蠟作油相材料的研究,但由于廢油、廢蠟含有一定的雜質(zhì)和水分,同時這種復(fù)合蠟含油較高,制備的乳化炸藥藥態(tài)較軟,生產(chǎn)過程中仍需添加石蠟、微晶蠟等成分才能滿足商用乳化炸藥生產(chǎn)的要求。隨后出現(xiàn)以煉油提煉為主生產(chǎn)的復(fù)合蠟,其中主要以華粵乳化炸藥專用復(fù)合蠟、南陽炸藥專用復(fù)合蠟等大企業(yè)生產(chǎn)的不同型號的復(fù)合蠟為主,應(yīng)用在不同生產(chǎn)工藝條件的乳化炸藥生產(chǎn)中。尤其2010 年以后,高產(chǎn)能、連續(xù)化、靜態(tài)乳化JWL-Ⅲ型乳化炸藥生產(chǎn)線高溫靜態(tài)敏化工藝及JK 型乳化炸藥中低溫靜態(tài)敏化工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)乳化炸藥動態(tài)乳化生產(chǎn)工藝以來,對復(fù)合蠟組分及性能指標(biāo)的要求發(fā)生了較大變化。復(fù)合蠟是乳化炸藥油相材料中比例最大的組分,它的滴熔點(diǎn)、針入度、黏度、含油量、鏈長、分子結(jié)構(gòu)等與油相材料中的乳化劑匹配耦合非常重要,良好的油相材料可以在靜態(tài)乳化下保證乳化炸藥連續(xù)相的油膜有足夠的強(qiáng)度,以防止硝酸銨等無機(jī)氧化劑鹽因油膜變形或破裂而析晶。同時,為了使復(fù)合油相能更好地應(yīng)用在乳化炸藥高、中、低溫生產(chǎn)線中,簡化生產(chǎn)操作、降低成本和提高經(jīng)濟(jì)效益,一般宜選用來源廣泛、成本低、穩(wěn)定、使用方便的復(fù)合蠟。基于上述考慮,針對國內(nèi)不同產(chǎn)地、廠家生產(chǎn)的復(fù)合蠟,開展復(fù)合蠟指標(biāo)對JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥應(yīng)用的影響研究[1-3]。

1 乳化炸藥應(yīng)用的復(fù)合蠟指標(biāo)

我國乳化炸藥使用的復(fù)合蠟大多為中石化下屬的化工企業(yè)和關(guān)聯(lián)化工企業(yè)生產(chǎn),比較典型生產(chǎn)企業(yè)有廣東新華粵石化股份有限公司、中石化河南油田分公司南陽石蠟精細(xì)化工廠、中石化荊門分公司、濟(jì)南聯(lián)誼化工有限公司等,少數(shù)使用國外進(jìn)口蠟膏生產(chǎn)的復(fù)合蠟如沭陽化工等。應(yīng)用于乳化炸藥的復(fù)合蠟品種較多,復(fù)合蠟生產(chǎn)企業(yè)主要根據(jù)乳化炸藥生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)線工藝的不同進(jìn)行選擇性采購。復(fù)合蠟生產(chǎn)企業(yè)的復(fù)合蠟檢測指標(biāo)主要在滴熔點(diǎn)56 ～75 ℃、針入度40 ～110(25 ℃,1/10 mm)、含油量15 ～45(質(zhì)量分?jǐn)?shù),%)、運(yùn)動黏度7 ～20(100 ℃,mm2/s)范圍內(nèi)。乳化炸藥生產(chǎn)企業(yè)在使用復(fù)合蠟過程中發(fā)現(xiàn),因各復(fù)合蠟企業(yè)蠟源材料來源地域位置不同,蠟源材料分子結(jié)構(gòu)存在較大差異。所以各大復(fù)合蠟企業(yè)的復(fù)合蠟單一型號產(chǎn)品在進(jìn)行JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥的生產(chǎn)應(yīng)用時,乳化炸藥生產(chǎn)企業(yè)還需與其它蠟質(zhì)材料進(jìn)行指標(biāo)調(diào)配后,才能在乳化炸藥生產(chǎn)線中進(jìn)行使用。因此,開展研發(fā)直接應(yīng)用于JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥的復(fù)合蠟及指標(biāo)的研討很有實(shí)際生產(chǎn)指導(dǎo)應(yīng)用意義。

2 復(fù)合蠟指標(biāo)對JWL-Ⅲ型和JK 型乳化炸藥應(yīng)用的影響

復(fù)合蠟的質(zhì)量指標(biāo)中,機(jī)械雜質(zhì)、水分控制較好,外觀多以黃褐色為主,閃點(diǎn)根據(jù)炸藥企業(yè)的特殊情況要求在200 ℃以上,主要差異在滴熔點(diǎn)、針入度、含油量、黏度,而這些指標(biāo)正是影響復(fù)合蠟在JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥中應(yīng)用的關(guān)鍵指標(biāo)。在開展復(fù)合蠟指標(biāo)對JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥應(yīng)用的影響試驗(yàn)研究之前,我們首先要了解JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥生產(chǎn)線對復(fù)合油相要求的共同特點(diǎn)(壓力、敏化固泡、藥態(tài)、性能),再通過對各大型復(fù)合蠟企業(yè)如廣東新華粵MF 復(fù)合蠟等產(chǎn)品性質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行全面分析,找到各大企業(yè)復(fù)合蠟優(yōu)缺點(diǎn),從而進(jìn)行相互匹配。通過加入適量微晶蠟等高品質(zhì)蠟質(zhì)材料進(jìn)行調(diào)配,研發(fā)了一種同時可以用于JWL-Ⅲ型和JK 型乳化炸藥生產(chǎn)線的復(fù)合蠟[4]。

通過在試驗(yàn)室的大量試驗(yàn)研究,我們選取了四種比較有代表性的復(fù)合蠟指標(biāo)復(fù)配成復(fù)合油相在JWL-Ⅲ型和JK 型乳化炸藥生產(chǎn)線中進(jìn)行應(yīng)用,結(jié)果如下表1。

從表1 不同復(fù)合蠟指標(biāo)在乳化炸藥應(yīng)用性能結(jié)果中可以看出:B、C 型復(fù)合蠟指標(biāo)在生產(chǎn)過程中,乳膠基質(zhì)壓力比A、D 型復(fù)合蠟指標(biāo)適中、更安全;乳化炸藥在初始性能、貯存性能方面比A、D 型復(fù)合蠟指標(biāo)好;貯存六個月的性能衰減較慢,可以達(dá)到JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥性能要求。

表1 結(jié)果表明:用B、C 型蠟復(fù)合蠟指標(biāo)范圍內(nèi)制備的乳化炸藥貯存性能適合JWL-Ⅲ型、JK 型的生產(chǎn)。

表1 復(fù)合蠟在乳化炸藥中應(yīng)用性能結(jié)果

2.1 復(fù)合蠟滴熔點(diǎn)對應(yīng)用的影響

復(fù)合蠟的滴熔點(diǎn)在62 ℃以下的產(chǎn)品,因乳化一體化油相加入乳化劑的影響,會造成復(fù)合油相滴熔點(diǎn)降低至56 ℃以下。乳化炸藥生產(chǎn)中,乳膠基質(zhì)軟度增加,泵送壓力較低(如表1 中A 型復(fù)合蠟指標(biāo)生產(chǎn)乳化炸藥時乳膠基質(zhì)壓力),成型較差,更不利于JWL-Ⅲ型乳化炸藥高溫敏化乳化炸藥的固泡效果,造成乳化炸藥貯存穩(wěn)定性降低,更會因“踏死”現(xiàn)象而出現(xiàn)拒爆(如表1 中A 型復(fù)合蠟指標(biāo)生產(chǎn)乳化炸藥貯存結(jié)果)。復(fù)合蠟的滴熔點(diǎn)在78 ℃以上的產(chǎn)品,因乳化一體化油相加入乳化劑影響,滴熔點(diǎn)會有所下降,但滴熔點(diǎn)過高(如表1 中D 型復(fù)合蠟指標(biāo))。在JWL-Ⅲ/JK 型乳化炸藥靜態(tài)敏化發(fā)泡中應(yīng)用時,因乳膠基質(zhì)硬度較大,泵送壓力很高,生產(chǎn)安全無法保障,造成乳膠基質(zhì)敏化不均勻,乳化炸藥貯存穩(wěn)定性降低,貯存過程中會出現(xiàn)拒爆現(xiàn)象(如表1 中D 型復(fù)合蠟指標(biāo)在JWL-Ⅲ/JK 型乳化炸藥中的應(yīng)用貯存結(jié)果)。因此,滴熔點(diǎn)確定為65 ～70 ℃最佳。

2.2 復(fù)合蠟針入度對應(yīng)用的影響

復(fù)合蠟硬度隨針入度升高而降低,軟度增加,乳膠基質(zhì)硬度降低,有利于JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥的生產(chǎn)。如表1 中,B、C 型復(fù)合蠟指標(biāo)在乳化炸藥生產(chǎn)中,乳膠基質(zhì)壓力適中,當(dāng)針入度超過8 mm(25 ℃)以上時,不適用于JWL-Ⅲ/JK 型乳化炸藥的生產(chǎn)。泵送壓力較低(如表1 中A 型復(fù)合蠟指標(biāo)生產(chǎn)JWL-Ⅲ型、JK 型乳化炸藥時乳膠基質(zhì)壓力),高溫下乳化敏化固泡能力降低,出現(xiàn)拒爆、半爆,因此選擇復(fù)合蠟時,應(yīng)考慮復(fù)合蠟針入度適中的產(chǎn)品。一般情況下,針入度為5.8 ～6.8 mm(25 ℃)最佳。

2.3 復(fù)合蠟含油率對應(yīng)用的影響

復(fù)合蠟含油率增加(如表1 中A 型復(fù)合蠟指標(biāo)含油量),因復(fù)合蠟中油的分子鏈較短,易分散,使乳化劑臨界量降低,乳膠基質(zhì)針入度增大,乳化性能較好,但油分子形成的乳化膜強(qiáng)度較低,乳膠易龜化,故乳膠基質(zhì)硬度和穩(wěn)定性將隨之降低,貯存穩(wěn)定性降低(如表1 中A 型復(fù)合蠟指標(biāo)中含油量較大,不利于乳化炸藥的貯存)。通過試驗(yàn)證明,含油率應(yīng)取20 % ～30 %為宜。

2.4 復(fù)合蠟黏度對應(yīng)用影響

在乳化強(qiáng)度滿足要求的前提下,黏度提高有利于提高乳化膜強(qiáng)度,敏化固泡效果增強(qiáng),能提高乳化炸藥貯存穩(wěn)定性。經(jīng)試驗(yàn)測試,黏度為7.5 ～9.0 mm2/s 時,更能很好地應(yīng)用在JWL-Ⅲ型、JK型乳化炸藥的生產(chǎn)中(如表1 中,B、C 型復(fù)合蠟指標(biāo)在乳化炸藥中的應(yīng)用結(jié)果)。