深水耐压型乳化炸药的配方研究

侯志明

（福建省海峡科化股份有限公司永安分公司工业炸药研究所，福建三明366000）

深水耐压型乳化炸药的配方研究

侯志明

（福建省海峡科化股份有限公司永安分公司工业炸药研究所，福建三明366000）

在深水压力作用下，乳化炸药的爆轰性能会在一定程度上衰减，人们将其称之为“压力减敏”现象。爆轰性能的衰减程度与乳化炸药的组分有很大关系。通过优化乳化炸药配方中的乳化剂、敏化剂，获得了一种深水抗压性能和爆轰性能优良的乳化炸药。现场进行乳化炸药0～0.4 MPa水下抗压试验，得到该炸药爆速指标变化。利用炸药爆轰原理，采用自行设计的乳化炸药抗水抗压试验装置，通过改变静水表面压力获取试验数据。经过对试验数据的分析，最终调整出乳化炸药的敏化剂、乳化剂和油相等最佳配方设计。

乳化炸药；爆炸性能；玻璃微球；敏化方式

本文对福建海峡科化永安分公司的岩石型乳化炸药进行深水爆破试验和现场实测，发现岩石型乳化炸药在不同的水下深度浸泡一段时间后，测得的性能数据下降得非常快，达到一定深度后还会出现拒爆现象，特别是爆速和抗水性能两大指标下降得非常突出。在实际工作中，利用现场测试的数据绘制出水压对岩石型炸药性能爆速指标的变化趋势图，发现岩石型炸药爆速指标下降趋势过大，无法满足水下工程爆破的需要，所以，本文进一步阐述了实际结果与预期结果不相符的原因，并提出乳化炸药配方设计方案的修正建议。

1 HLC型2号岩石乳化炸药配方和生产工艺

HLC连续生产线在我公司年产1万多吨，其质量指标和储存性能达到或超过同类领先产品。该炸药现流行2种敏化方式，一种是发泡剂化学敏化型，另一种是珍珠岩物理敏化型。HLC型乳化炸药配方如表1所示，其生产流程是：液态硝酸铵、硝酸钠送至水相罐溶合；复合腊和复合乳化剂经溶解后送至油相罐保温；通过微型自动控制计量进行连续初乳、精乳、冷却、敏化；最后装药、包装、装箱入库。

2 乳化炸药配方调整

为了提高乳化炸药在水下爆破的做功能力，减小水下压力对炸药性能的阻滞，在炸药生产工艺和流程稳定不变的情况下，考虑对2号岩石乳化炸药的敏化方式和炸药配方进行筛选式试验，调试出最佳配方方案。目前，根据最佳配方制作出的乳化炸药已能满足水下工程爆破的生产需要。

在国内现行使用的2号岩石乳化炸药产品的基础上，通过对乳化炸药产品结构的优化重组和组分机制的升级改造，克服了2号岩石乳化炸药的减敏缺陷，提高了其抗水耐压性能。在工作过程中，根据理论和实践的最优设计，确定深水耐压乳化炸药的最优组分及结构。

表1 HLC型乳化炸药配方

乳化炸药的性能不仅受配方组成的影响，还与生产工艺有关。乳化炸药的工业化生产工艺、设备简单，易于操作且具有良好的安全性，因此，在设计乳化炸药的配方时，要考虑配方设计与生产工艺的平衡和配方组成的匹配度，以达到乳化炸药的生产需求。乳化炸药的配方设计一般是在乳液稳定理论、爆轰理论和氧平衡原理等理论的基础上，通过调节配方组成得到的。由于乳化剂、敏化剂和油相材料对乳化炸药的性能有重要影响且含量一般很少，所以，在保持其他组分组成不变的情况下，微调乳化剂、敏化剂和油相材料的种类和含量并不会对乳化炸药氧平衡产生较大的影响。通过单因素实验考察乳化剂种类和含量、敏化剂种类和含量和油相材料种类对乳化炸药深水抗压性能和爆轰性能的影响，优化并确定深水抗压型乳化炸药的最佳配方。

2.1 乳化剂对乳化炸药性能的影响

以乳化力为衡量指标对比、研究了3种乳化剂span-80、丁二酞亚胺类及其衍生物、复合乳化剂的乳化性能，分别称取质量分数为2%以上3种乳化剂的二甲苯溶液，析出3 mL二甲苯分别需要40.5 min、198.5 min和79.5 min。由此可以看出，span-80乳化力最大，但是，span-80为低分子乳化剂，具有较大的亲水基团和较小的亲油基团；丁二酞亚胺类及其衍生物为高分子乳化剂，在较小的剪切作用下比较难乳化，但其对乳化炸药的储存性能能将油相与水相紧密相连，结合乳化炸药SGR生产线工艺，加入质量分数为2%的相关溶液，制备出3种乳化剂相应炸药，最后分别在带压0.4 MPa的测试装置中测出爆速，实验结果如表2所示。

表2 乳化炸药爆速对比

表2能够反映出在现有乳化炸药生产设备和工艺下，用复合乳化剂制备出的乳化炸药爆速最高，经高低温交变循环实验测出该炸药的储存性能也比较好。因此，选定复合乳化剂作为深水耐压型乳化炸药的配方组分。

2.2 敏化剂对乳化炸药性能的影响

以复合乳化剂为乳化剂，用亚硝酸钠、珍珠岩、玻璃微球以0.2%，2%，2%的质量分数分别制备出乳化炸药，考察它们的深水抗压性能和爆轰性能，水、油相配方不变。另外，在带压0.4 MPa的测试装置中测出爆速，实验结果见表3.

表3 乳化炸药爆速对比

从表3中可以看出，在0.4 MPa水压下，玻璃微球制备出的乳化炸药爆速指标最高，亚硝酸钠最低，说明乳化炸药性能受敏化剂种类的影响大。空也玻璃微球是一种内部封存有气体的封闭型气泡载体，将其加入乳胶基质中均匀分布而达到敏化目的。由于玻璃微球表面较为光滑，因此，制备的乳化炸药敏化效果优良，具有较高的爆轰性能。由于其本身具有较高的抗压强度，当受到水压作用时，空也玻璃微球破裂造成的敏化中也的损失很少，这也是采用玻璃微球敏化的乳化炸药具有较好的深水抗压性能和爆轰性能的主要原因。因此，选定玻璃微球为深水耐压型乳化炸药的配方组分。

3 新配方乳化炸药与2号岩石乳化炸药深水抗压性能对比

图1 深水耐压型乳化炸药爆破试验装置

如图1所示，采用自行设计的抗水抗压试验装置完成2号岩石乳化炸药爆速的测定，分别对水下不同深度对应的不同静水压力0 MPa、0.1 MPa、0.2 MPa、0.3 MPa、0.4 MPa进行现场爆速测定，获得2号岩石乳化炸药、新配方乳化炸药爆速数据和水下静水压力的变化趋势图。2号岩石乳化炸药、新配方乳化炸药爆速数据如表4所示，水下静水压力的变化趋势如图2所示。

表4 水压作用下HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸药的爆速测定结果

图2 水压作用下HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸药的爆速变化图

图2所示的变化曲线能够反映出静水压力体系下3种炸药的爆速变化规律。随着携带炸药的抗水抗压装置不断深入水下，对炸药的静水压力不断增大，炸药的性能指标爆速值也随之下降。至此可以得出以下3点结论：①初始值表示3种炸药0压力下爆速测出的结果，也是新配方最大，HLC-1次之，HLC-2最小。这说明，新配方炸药的爆炸性能是最优的。②炸药在水下的深度不断增大，导致其在水下炸药的密度不断变大，炸药的微孔气泡在减少，炸药的爆炸性能在降低。这说明，3种炸药均存在“压力减敏”现象。③新配方曲线下降趋势K值最小，HLC-2次之，HLC-1下降趋势K最大。这说明，新配方乳化炸药深水抗压性能最好，而对于敏化方式的选择，物理敏化比化学敏化更好。

4 结束语

通过对乳化炸药油水相体系中组分变化的研究，证明新配方组分材料的调整对乳化炸药的爆炸性能和深水抗压的性能有一定的影响。在水压的作用下，HLC-1、HLC-2、新配方乳化炸药的爆速变化对乳化炸药在深水下爆炸性能的变化有一定指导作用。在炸药零氧平衡原则下，优选出乳化炸药配方组分的种类和含量，研制出一种爆炸性能好、深水抗压性能好、无环境污染的深水耐压型乳化炸药。在此基础上，仍有一些问题需要进一步研究和探讨，主要有以下3点：①深水环境中炸药爆轰稳定性、猛度、做功能力等相关爆炸性能的研究。②制造深水耐压型乳化炸药的关键技术是爆炸性能的提高。由于炸药在某一特定条件下会产生极强的破坏力，因此，其生产过程应该是严格控制的。基于这一点，针对生产实际情况，对深水耐压型乳化炸药的热感度、撞击感度、雷管感度进行了试验研究。③将研究成果与深水爆破工程实践相结合，检验该炸药是否能够较好地用于深水环境的爆破作业中。

［1］王丽丽.乳化炸药的改性及工艺研究［D］.太原：中北大学，2008.

［2］徐乾.深水抗压型乳化炸药的制备及性能研究［D］.南京：南京理工大学，2016.

本文部分参考文献因著录项目不全被删除。

〔编辑：白洁〕

O381

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.14.072

2095－6835（2017）14－0072－03