俞樟林

（福建海峽科化股份有限公司福安分公司，福建寧德 355000）

1 概述

乳化炸藥屬于氧化劑水溶液當(dāng)中一種微細(xì)的液滴，其屬于分散相，可以在含有多孔性材料、分散氣泡或者空心玻璃微球等物質(zhì)當(dāng)中懸浮，從而會(huì)變化成一種油包水型的相關(guān)乳化體系。乳化炸藥安全性能方面相對(duì)較好，廣泛用于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及礦山開采過程中。目前我國(guó)乳化炸藥的生產(chǎn)已經(jīng)規(guī)?；统掷m(xù)化，對(duì)于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著重要的推動(dòng)作用。本文主要針對(duì)高溫敏化工藝對(duì)乳化炸藥性能的影響進(jìn)行探究。

2 高溫敏化工藝概述

動(dòng)態(tài)敏化器是我國(guó)乳化炸藥生產(chǎn)敏化工序所采取的主要敏化技術(shù)，敏化劑是乳化炸藥生產(chǎn)過程中的重要組分，采取敏化技術(shù)可以解決乳化炸藥中夾雜水分引起的炸藥引爆問題，提高炸藥爆破的安全性?；瘜W(xué)敏化指的是在一定的條件和環(huán)境下使乳化炸藥中的化學(xué)成分發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生氣體的過程，這些氣體可以均勻分布在乳化炸藥里面，以對(duì)炸藥的密度進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高炸藥爆轟的敏感度。化學(xué)乳化方法操作簡(jiǎn)便快速，成本較低，但是該方法穩(wěn)定性較差，難以控制發(fā)泡的速度。高溫敏化技術(shù)可以有效解決化學(xué)敏化技術(shù)存在的問題和不足，在高溫理化技術(shù)實(shí)際應(yīng)用的過程中，工作人員需要在配比的基礎(chǔ)上配制炸藥的油相以及水相，可以通過微機(jī)來完成進(jìn)入到預(yù)乳罐的粗乳自動(dòng)化測(cè)試，然后泵送到靜態(tài)混合器當(dāng)中，之后可以利用乳膠在螺桿泵的基礎(chǔ)上送到混合器中，此時(shí)溫度在90℃左右。在敏化劑自動(dòng)控制系統(tǒng)的作用下，可以按照相關(guān)比例定量將乳化液泵送到混合器內(nèi)，均勻混合并發(fā)泡?；旌现螅ㄋ幍酿ざ认鄬?duì)較低，流動(dòng)性良好，產(chǎn)能較大。

靜態(tài)分散器是高溫敏化供應(yīng)結(jié)構(gòu)組成的關(guān)鍵部分，是一種管道式的結(jié)構(gòu)，無外在動(dòng)力和機(jī)械攪拌，充分利用十字交叉型分散單元以及管道內(nèi)螺旋形結(jié)構(gòu)形成的穩(wěn)流作用，對(duì)發(fā)泡劑和膠體進(jìn)行多次分散混合，使得發(fā)泡劑能夠細(xì)致均勻地分散到系統(tǒng)當(dāng)中，對(duì)乳膠體系實(shí)現(xiàn)完全敏化的作用，從而可以生產(chǎn)出性能穩(wěn)定可靠的乳化炸藥。高溫靜態(tài)敏化工藝技術(shù)具有快速便捷的特征，靜態(tài)分散器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于清洗維護(hù)和保養(yǎng)，操作方便，是在線高溫敏化裝藥的基本組成部分。整個(gè)過程中，極大地提升了炸藥生產(chǎn)的安全性和可靠性，減少爆破事故的發(fā)生，同時(shí)也能夠有效提升乳化炸藥的爆炸性能和存儲(chǔ)性能。同時(shí)，高溫靜態(tài)敏化工藝技術(shù)也能夠大幅減少設(shè)備的維護(hù)成本和運(yùn)行成本，降低了生產(chǎn)過程中的能源資源消耗，起到節(jié)能減排的作用[2]。

3 高溫敏化技術(shù)特點(diǎn)

高溫敏化應(yīng)用了全化學(xué)的敏化技術(shù)，敏化劑應(yīng)用的原材料是敏化促進(jìn)劑A、促進(jìn)劑C、促進(jìn)劑B、促進(jìn)劑D和亞硝酸鈉。按照不同的生產(chǎn)品種選擇促進(jìn)劑和亞硝酸鈉，進(jìn)而形成水溶液敏化劑，并且通過不同的添加手段來完成炸藥敏化。選取促進(jìn)劑A、促進(jìn)劑B以及亞硝酸鈉作為敏化劑構(gòu)成成分，利用調(diào)節(jié)敏化促進(jìn)劑A以及促進(jìn)劑B來完成敏化反應(yīng)速度方面的控制。在常溫環(huán)境當(dāng)中，敏化劑的溶液位于化學(xué)反應(yīng)亞穩(wěn)定的情況。隨著較為緩慢的化學(xué)反應(yīng)，敏化劑溶液的存放時(shí)間不應(yīng)該大于2d。伴隨著不斷提升的溫度，反應(yīng)速度也越來越快。當(dāng)溫度超過89℃的時(shí)候，將會(huì)發(fā)生劇烈的反應(yīng)。

高溫的敏化技術(shù)利用配制完成的敏化劑，定量投入到高溫乳膠基質(zhì)內(nèi)，并且通過敏化劑分散到高溫乳膠基質(zhì)系統(tǒng)。在高溫環(huán)境當(dāng)中，敏化劑逐漸實(shí)行敏化反應(yīng)，進(jìn)而出現(xiàn)生態(tài)產(chǎn)物。在炸藥裝藥位于高溫的乳膠狀態(tài)下，藥卷入到冷卻槽之后，降低了乳膠基質(zhì)的溫度，抑制敏化反應(yīng)。當(dāng)結(jié)束敏化反應(yīng)之后，敏化時(shí)間也就是乳膠基質(zhì)在敏化器到進(jìn)水槽的時(shí)間。應(yīng)用藥卷冷卻的降溫抑制反應(yīng)來實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了對(duì)敏化時(shí)間進(jìn)行控制的效果。

高溫的化學(xué)敏化工藝在敏化劑添加進(jìn)乳膠基質(zhì)一直到裝藥成卷，炸藥都在連續(xù)的封閉狀態(tài)。在高溫情況下，敏化劑反應(yīng)時(shí)間按照物料的管道大小存在一定的變化。敏化反應(yīng)時(shí)間主要表現(xiàn)在藥卷到輸送帶中停留的時(shí)間。利用調(diào)節(jié)裝藥之后冷卻槽輸送帶運(yùn)行速度，對(duì)藥卷在輸送帶當(dāng)中停留時(shí)間進(jìn)行控制，進(jìn)而完成了控制敏化時(shí)間的目的。

4 高溫敏化工藝對(duì)乳化炸藥性能的影響

4.1 對(duì)乳化炸藥爆炸性能的影響

高溫敏化工藝在乳化炸藥生產(chǎn)中的應(yīng)用能夠有效提升炸藥整體的爆破性能，工作人員通過將低溫敏化生產(chǎn)線以及高溫敏化生產(chǎn)線生產(chǎn)的已經(jīng)存放十天左右的乳化炸藥性能參數(shù)進(jìn)行研究，研究爆速、猛度以及殉爆距離，取平均值作圖可以發(fā)現(xiàn)低溫敏化生產(chǎn)線，乳化炸藥的爆破速度和猛烈程度要高于高溫敏化生產(chǎn)線。高溫敏化生產(chǎn)線乳化炸藥的殉爆距離則比低溫敏化生產(chǎn)線的殉爆距離高。與動(dòng)態(tài)敏化方式不同，靜態(tài)敏化器內(nèi)不存在轉(zhuǎn)子，該敏化器分為前后兩段，前段內(nèi)設(shè)有網(wǎng)狀分散器，后端裝有十字交叉葉片構(gòu)成的分散器，使用時(shí)，靜態(tài)單元不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，而是發(fā)泡劑與乳膠基質(zhì)的混合物在螺桿泵輸送壓力推動(dòng)下，強(qiáng)行通過敏化器，混合物首先被分散成無數(shù)細(xì)條，接著被十字形分散器反復(fù)剪切，使發(fā)泡劑與乳膠基質(zhì)均勻混合，與動(dòng)態(tài)敏化方式相比，靜態(tài)敏化方式發(fā)泡劑與基質(zhì)的混合速度明顯減慢，均勻度亦顯然不足，而且易產(chǎn)生大氣泡，靜態(tài)敏化方式生產(chǎn)產(chǎn)品的爆炸性能及貯存穩(wěn)性亦存在一定差異，生產(chǎn)實(shí)踐證明：同等條件下，靜態(tài)敏化產(chǎn)品較動(dòng)態(tài)敏化產(chǎn)品爆速低100～200m/s，猛度減少0.5mm左右，殉爆性能指標(biāo)沒有明顯差別。敏化氣泡能否做到細(xì)密均勻，主要取決于發(fā)泡劑反應(yīng)速率和其與炸藥基質(zhì)混合速率的大小比較。如混合速率大于反應(yīng)速率，則敏化生成的氣泡細(xì)密且均勻，產(chǎn)品的爆炸性能高、貯存穩(wěn)定，反之，如反應(yīng)速率大于混合速率，則容易生成大氣泡，產(chǎn)品爆炸性能差，且貯存不夠穩(wěn)定，因此，要想使靜態(tài)敏化達(dá)到動(dòng)態(tài)敏化的效果，必須采取一定措施來彌補(bǔ)靜態(tài)敏化發(fā)泡劑分散緩慢帶來的不足。由離子反應(yīng)式可以推斷：適當(dāng)降低發(fā)泡劑反應(yīng)速率（靜態(tài)敏化混合速率低于動(dòng)態(tài)敏化混合速率是顯而易見的）可有效改善靜態(tài)敏化效果。生產(chǎn)實(shí)踐證明：反應(yīng)溫度降低2～3℃或高效促進(jìn)劑用量降低1%～3%，可能夠達(dá)到這一效果。以山東銀光民爆曲阜分公司為例，靜態(tài)敏化發(fā)泡劑配比：亞硝酸鈉20%、促進(jìn)劑A23%、促進(jìn)劑B15%、水42%，敏化溫度84～87℃，加入量2.5～4.0‰，炸藥成品密度可達(dá)到1.05～1.20g/cm，敏化氣泡細(xì)小均勻，幾乎取得了和動(dòng)態(tài)敏化同樣的效果。

通過比較，乳化炸藥高溫敏化技術(shù)比中低溫敏化技術(shù)具有更多的優(yōu)點(diǎn)和更高的本質(zhì)安全性：乳化炸藥中低溫敏化技術(shù)，乳膠基質(zhì)在較低溫度下敏化，裝藥相對(duì)安全，但輸送、裝藥黏度大、壓力高，生產(chǎn)效率低，裝藥量不穩(wěn)定，有一定的后效，不利于包裝，且乳化炸藥爆炸性能控制較困難；乳化炸藥高溫敏化生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行壓力小，生產(chǎn)效率高，裝藥量穩(wěn)定，無后效，不易損壞包裝，比較容易控制產(chǎn)品爆炸性能；乳化炸藥高溫敏化生產(chǎn)設(shè)備輸送無雷管感度的基質(zhì)，黏度小，壓力低，設(shè)備本質(zhì)安全性較中低溫敏化設(shè)備更高。

4.2 高溫敏化劑的選擇

我國(guó)的科技一直在持續(xù)發(fā)展，非常多的新材料、新工藝逐漸用于炸藥生產(chǎn)過程中。在提高炸藥生產(chǎn)效率的同時(shí)，也能夠進(jìn)一步提升炸藥生產(chǎn)的安全性，工作人員可以把那些熱可塑性較高的分子當(dāng)作殼體，把沸點(diǎn)較低的液態(tài)碳?xì)浠衔锱蛎浳⑶虍?dāng)作相應(yīng)的乳化劑。敏化劑可以自身實(shí)施加熱，從而對(duì)高分子殼體進(jìn)行軟化，內(nèi)部的碳?xì)浠衔飼?huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w，壓力會(huì)造成進(jìn)一步的膨脹。從體積上來看，這種敏化劑可以膨脹為原來體積的100倍以上，使得敏化速度加快。在膨脹微球受熱狀態(tài)下，殼體結(jié)構(gòu)當(dāng)中的相關(guān)熱可塑性材料會(huì)出現(xiàn)軟化的現(xiàn)象，碳?xì)浠衔餁饣瘯?huì)造成外部的膨脹。殼體高分子外部張力以及內(nèi)部壓力之間進(jìn)一步的平衡，因此膨脹狀態(tài)可以得到很好地保持，持續(xù)加熱之后，這種膨脹狀態(tài)可以繼續(xù)保持，使得氣體通過擴(kuò)散能夠分散到殼體之外，從而引起微球的收縮。

4.3 油相材料的選擇

乳膠結(jié)構(gòu)當(dāng)中的連續(xù)相屬于油相材料，具備韌性以及緊密性的特點(diǎn)，會(huì)對(duì)油包水型結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，在油相材料自身長(zhǎng)期存在的作用下，能夠進(jìn)一步提升乳化劑的有效活性成分特性。通過分子形式將飽和水包裹起來，阻止水進(jìn)入到體系當(dāng)中，避免油包水型結(jié)構(gòu)變質(zhì)。當(dāng)前比較常用的乳化炸藥油相材料包括復(fù)合蠟、微晶蠟、礦物油、凡士林以及石蠟等，工作人員在選擇乳化劑的過程中，要想能夠提高乳化炸藥的穩(wěn)定性和安全性，需要注意材料要能夠與乳化劑的相容性匹配，而且具有適當(dāng)?shù)酿こ矶?，熔點(diǎn)也要適當(dāng)。乳化炸藥是一個(gè)多組分的體系，由于添加劑的數(shù)量和種類都各不相同，在實(shí)際生產(chǎn)和使用的過程中，環(huán)境溫度也在不斷變化，廠家生產(chǎn)工藝難以控制在完全一致的水平，這也在一定程度上會(huì)影響炸藥儲(chǔ)存的安全性和穩(wěn)定性。因此，在生產(chǎn)實(shí)踐的過程中，需要加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)控，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，以保證乳化炸藥擁有較強(qiáng)的存儲(chǔ)性能。

5 結(jié)束語

綜上所述，高溫敏化工業(yè)在乳化炸藥生產(chǎn)過程中的應(yīng)用，能夠提升乳化炸藥的儲(chǔ)存性能，延長(zhǎng)乳化炸藥的使用壽命，提高乳化炸藥使用的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。因此，需要加強(qiáng)對(duì)高溫敏化工藝的重視和研究，明確高溫敏化工藝的使用機(jī)理以及應(yīng)用方式，為我國(guó)乳化炸藥的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)提供一定的參考。