吳文正 （重慶順安爆破器材有限公司 400713）

一、乳化炸藥敏化的目的及引入氣泡的方法

常溫下很難用雷管引爆密度較高的乳膠，敏化技術(shù)就是通過各種方式給乳化炸藥基質(zhì)引進(jìn)微小氣泡，并使氣泡按照一定的大小及數(shù)量均勻分布，在一定時間周期內(nèi)保持必要的穩(wěn)定性，防止氣泡的集聚和逃逸。按照炸藥起爆的灼熱核理論，乳化炸藥里均勻分布的微小氣泡，在外界起爆能的強(qiáng)力作用下被絕熱壓縮并經(jīng)過能量轉(zhuǎn)換和傳遞，從而激發(fā)乳化炸藥爆炸。

乳化炸藥必須含有氣泡以使該炸藥具有較好的爆轟感度。通常引入氣泡有兩種：物理敏化、化學(xué)敏化。另外還可以用炸藥作為敏化劑，其中物理敏化包含機(jī)械充氣和氣泡載體兩種方法。

二、藥劑敏化法

藥劑敏化法是用猛炸藥和敏感成分使乳化炸藥的感度提高，其大致分為兩類：添加猛炸藥和添加敏感成分?？梢蕴砑用驼ㄋ幍乃巹┟艋ǎ话闶抢贸Ｓ玫念愃芓NT、RDX、PETN等單質(zhì)炸藥。添加單質(zhì)炸藥后的乳化炸藥起爆感度和穩(wěn)定性都很好，最主要是加工工藝也相對簡便。單質(zhì)炸藥自身也有缺陷，單質(zhì)炸藥感度高，給生產(chǎn)和運(yùn)輸帶來了極大的隱患；單質(zhì)炸藥的價格都比較高，也使得炸藥成本相應(yīng)增高，另外單只炸藥跟爆炸物的威力相同，可以直接對人產(chǎn)生危害，對地下水也會造成污染，并且爆炸的時候會產(chǎn)生有毒氣體，這也是一個不能適用于工業(yè)炸藥的一個重要原因。

添加敏感成分的藥劑敏化法一般選用堿金屬、堿土金屬或氨的氯酸鹽作為敏感成分。一定程度上，這個方法可以對炸藥起到敏化作用，不過這個方法也有缺陷，缺陷在于所使用的氯酸鹽和高氯酸鹽都有較高的感度，這樣的話對于乳化炸藥的生產(chǎn)是一個很大隱患，所以政府在很早時候就明文禁止氯酸鹽、高氯酸鹽這些物質(zhì)在制作乳化炸藥的時候使用。

三、物理敏化法

物理敏化包含機(jī)械充氣和氣泡載體兩種方法。對于氣泡載體的基本要求是：比較低的容重，合適的粒度和相應(yīng)好的耐油穩(wěn)定性。與吸溜氣體和化學(xué)發(fā)泡法相比，這種方法敏化的乳化炸藥能承受相應(yīng)高的外界壓力，而不致鈍感，因此，空心玻璃微球或樹脂空心微球、珍珠巖顆粒在早期的乳化炸藥中是一類非常有效的密度調(diào)節(jié)劑。

（1）、利用空心玻璃球的敏化方法

空心微珠是封閉的球體，因?yàn)槠浔砻娼?jīng)過特殊處理，所以能夠穩(wěn)定保持一定的氣體在基質(zhì)里邊，其導(dǎo)熱點(diǎn)較低、質(zhì)地比較輕，而且它的強(qiáng)度很好而且化學(xué)穩(wěn)定性也很好，其具備親油、憎水性能，易分散于乳膠基質(zhì)中不太受外界的影響。所以把它作為乳化炸藥的敏化劑是再合適不過了。但是其成本太高也制約了其使用的廣泛程度。

（2）、采用膨脹珍珠巖的敏化方法

膨脹珍珠巖是由酸性火山玻璃質(zhì)熔巖經(jīng)破碎，預(yù)熱焙燒而成的一種白色多孔性,顆粒狀松散物料。膨脹珍珠巖夾帶氣泡敏化受外界影響小，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；加入后藥體硬度大，成形好，易裝藥；敏化氣泡抗壓性能好，杜絕了炮孔較深時產(chǎn)生的拒爆、爆后燃燒等現(xiàn)象，所以他的應(yīng)用范圍也比較廣。但是珍珠巖自身體積大，易吸潮、破碎、運(yùn)輸、保存費(fèi)用大；對環(huán)境有粉塵污染，對操作者身體有危害；原材料成本比化學(xué)敏化高等缺點(diǎn)。

衡量珍珠巖質(zhì)量的重要參數(shù)是堆積密度，與珍珠巖的組分和粒度有關(guān)。隨著珍珠巖堆積密度的增加，它的有效利用率、炸藥的猛度、爆速和殉爆距離都有所增大，膨脹珍珠巖敏化乳化炸藥貯存性能測試結(jié)果見1

（3）、機(jī)械充氣法

機(jī)械充氣法通常是指在乳化炸藥混制的過程中，通過機(jī)械攪拌或者其他方法將空氣、氮?dú)?、二氧化碳、氧化亞氮、氣態(tài)碳?xì)浠衔锏冉亓粲谌榛ㄋ幹?，形成均勻分布的微小氣泡?/p>

這一方法的中乳化炸藥的氣泡是在不斷攪拌下形成的。由于氣泡微小，分布均勻而且數(shù)量多，所以在外界作用下可以形成高質(zhì)量的微小灼熱點(diǎn)，有效的提高重啟乳化炸藥的爆轟感度，讓炸藥的爆炸威力可以充分的發(fā)揮出來。但這個方法對于乳化基質(zhì)的要求高，因?yàn)橥庀嗾扯刃　⑷埸c(diǎn)低，其油膜強(qiáng)度低，難以阻止過飽和氧化劑鹽類的凝聚，而且在攪拌過程中攪拌漿葉的的頻繁沖擊下，乳膠粒子會受到不同程度的損傷和破壞，所以這樣的炸藥穩(wěn)定性差，還不易于儲存。

四、利用化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡的氣泡敏化法

目前，我國乳化炸藥化學(xué)發(fā)泡為無機(jī)和有機(jī)兩大類，主要為以亞硝酸鈉和H發(fā)泡劑的兩種方法。

化學(xué)發(fā)泡從其發(fā)泡機(jī)理來看有兩類：第一類是化學(xué)分解，利用酸性條件下能分解產(chǎn)生氣體的物質(zhì)來發(fā)泡，如一些有機(jī)發(fā)泡劑（偶氮化合物，肼類化合物，亞硝基化合物，脲基化合物等）。眾所周知乳化基質(zhì)水相是弱酸性物質(zhì)，其PH值一般在4-5之間，這是此類發(fā)泡劑分解條件之一，另一個條件是溫度。第二類是利用發(fā)泡劑與炸藥中發(fā)泡促進(jìn)劑的酸性物發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生氣泡。最常用的發(fā)泡劑是無機(jī)亞硝酸鹽，它能在酸性條件下反應(yīng)生產(chǎn)氮?dú)?，并可以使用促進(jìn)劑如無機(jī)酸、碘化物、或氮基硫酸鹽，以便加速亞硝酸鹽發(fā)泡劑的反應(yīng)中也同時被消耗。這種方法的好處就是發(fā)泡劑的效果很好，問題在于發(fā)泡劑和乳膠基質(zhì)不太容易混合，所以容易產(chǎn)生的問題是氣泡速度低。

乳化炸藥貯存性能測試結(jié)果見表2。

五、復(fù)合敏化法

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市場對產(chǎn)品性能好、生產(chǎn)成本又低、工藝簡單的乳化炸藥產(chǎn)品有迫切的需求。但是實(shí)際生產(chǎn)中，各種敏化方法制成的乳化炸藥性能各不相同：化學(xué)發(fā)泡敏化的產(chǎn)品爆炸性能好，但藥態(tài)軟、受溫度變化大、操作過程中難以控制而且存在后效；膨脹珍珠巖敏化的產(chǎn)品雖然藥態(tài)較好，但是爆炸性能偏低，生產(chǎn)過程中粉塵較大、環(huán)境比較差，且成本較高。所以只有克服了前兩種單一敏化法的弊端，才能使乳化炸藥的性能大大提高。表三為我公司利用的復(fù)合敏化工藝生產(chǎn)的試驗(yàn)產(chǎn)品，其中化學(xué)發(fā)泡劑加量為0.28%促進(jìn)劑加入量為0.25%。珍珠巖加入量為0.6-0.8%。從測試結(jié)果來看復(fù)合敏化(膨脹珍珠巖+化學(xué)發(fā)泡劑)后，乳化炸藥貯存穩(wěn)定性更優(yōu)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，藥態(tài)更加適合用戶要求。

六、不同敏化技術(shù)對乳化炸藥產(chǎn)品性能的響分析

6.1、膨脹珍珠巖敏化對炸藥性能的影響分析

(1)膨脹珍珠巖粒度組成的影響

珍珠巖在焙燒膨脹之后形成的顆粒的大小就是膨脹珍珠巖粒度，膨脹珍珠巖粒度是衡量珍珠巖的質(zhì)量的主要技術(shù)參數(shù)。重量相同顆粒度不同的膨脹珍珠巖對炸藥的爆轟性能也是會產(chǎn)生影響的。

(2)珍珠巖容重的影響

衡量膨脹珍珠巖的另一個主要技術(shù)參數(shù)是容重，也叫堆積密度，它與其材質(zhì)和本身的粒度分布都有關(guān)系。珍珠巖的粒度組成相同情況下，如果其容量大，它的爆轟性能和利用率也可以更好。但是受生產(chǎn)條件的限制，我們國家的膨脹珍珠巖容重如果太大會減少膨脹珍珠巖顆粒中的有效氣泡，從而會影響炸藥性能穩(wěn)定性，并且不利用長期儲存；如果容量太小了呢，混合摻雜的時候抗破碎能力差，敏化質(zhì)量也不穩(wěn)定。

(3)乳膠基質(zhì)溫度的影響

對乳化炸藥產(chǎn)品的性能產(chǎn)生影響較大的還有在珍珠巖混拌的時候乳膠基質(zhì)的溫度，這都是因?yàn)闇囟葘θ槟z體流變性的影響比較大，膠體在溫度低的時候變稠、變硬，不容易摻混，并且影響利用率、爆轟性能及貯存期；相反的，乳膠基質(zhì)在溫度太高的時候油膜還不太穩(wěn)定，膠體摻入珍珠巖顆粒內(nèi)便使其喪失敏化作用，所以最適宜的溫度是(55±5)℃。

6.2、化學(xué)發(fā)泡劑敏化對炸藥性能的影響分析

(1)乳膠體的液膜強(qiáng)度和溫度的影響

液膜強(qiáng)度的高低直接對敏化氣泡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，而液膜強(qiáng)度又受乳化炸藥w／0型乳化液的外相強(qiáng)度決定，那么想要使氣泡破滅的自發(fā)行為減緩可以選擇高強(qiáng)度的油相材料，還可以選擇一定程度降低敏化工藝溫度。

(2)發(fā)泡劑加入量的影響

眾所周知，生成氣泡的量由發(fā)泡劑的的量決定，助劑的量影響除了影響生成氣泡的大小之外還決定生產(chǎn)氣泡的速度，炸藥的敏化密度是受氣泡量和大小影響。公司在SGR生產(chǎn)線上對乳化炸藥敏化劑A、B劑加入量進(jìn)行工藝試驗(yàn)，表4為試驗(yàn)方案，表5為試驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明乳化炸藥的爆炸性能不論發(fā)泡劑加入的量是多或者少都會受到影響而下降，方案三生產(chǎn)的產(chǎn)品爆炸性能最佳。(如表4)

結(jié)語

不同的敏化工藝都是優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)并存的，但是他們的目的都是相同的，都是為了適用不同的制備乳化炸藥工藝的需求，裝藥設(shè)備在敏化工藝應(yīng)用的選擇中起到關(guān)鍵性作用：運(yùn)用化學(xué)敏化工藝的前期是間斷的生產(chǎn)工藝，因此裝藥的溫度相對比較低，所以化學(xué)敏化工藝還可以適應(yīng)。近些年來，運(yùn)用連續(xù)化生產(chǎn)工藝后，敏化溫度和裝藥溫度明顯上升，為了達(dá)到質(zhì)量要求，很多廠都使用珍珠巖物理敏化工藝，但是單一的物理敏化工藝生產(chǎn)的炸藥成本高、污染大、爆炸性能偏低而且珍珠巖硬度大導(dǎo)致裝藥機(jī)易磨損。所以，現(xiàn)在占據(jù)主導(dǎo)地位的是物理化學(xué)復(fù)合敏化工藝。

[1]汪旭光.乳化炸藥【M].2 版.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

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[3]孟自力.空心玻璃微珠在乳化炸藥中的應(yīng)用[J】.爆破器材，1999，28(4)：16.

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