浅谈高海拔地区膨化硝铵炸药的生产

和蛟

摘 要：针对当前膨化硝铵炸药尤其是在高原大陆气候的青海，提出了膨化硝铵炸药在生产和应用中存在的一些问题，并就如何在此区域生产出合格的炸药得出了最佳的生产控制参数。

关键词：高海拔地区;膨化硝铵炸药;最佳生产应用控制参数

Abstract：In terms of current expanded ammonium nitrate explosive especially in Qinghai Province of plateau continental climate， this research studies the existed problems in the production and application of expanded ammonium nitrate explosive， and draws conclusion on the best production monitoring condition of producing qualified explosive in such region.

Keywords：plateau area;expanded ammonium nitrate explosive;best production monitoring condition

1 引言

膨化硝铵炸药是一种工业粉状炸药，是以膨化硝铵为氧化剂、木（煤）粉和复合油相为还原剂，根据炸药爆轰“热点”理论和表面活性剂理论，通过表面活性剂在一定的真空下，使硝酸铵在析晶的过程引入“微气泡”使其敏化，从而生产出性能优良且使用安全的膨化硝铵炸药[1]。青海省位于青藏高原东北部，海拔3000-5000m的地区占全省总面积的67%，省内地势西高东低，具有干燥、少雨、多风、氧气含量低、冬季寒冷天气时间长和大气压低的高原大陆性气候特点。这种特殊的地理环境使得膨化硝铵炸药的生产和使用与其他内陆地区相比有所不同，此文分析讨论了高海拔地区膨化硝铵炸药的生产条件，并得出了适应高海拔地区生产的最佳控制参数。

2 高原气候对膨化硝铵炸药组分和工艺控制的影响

2.1 真空度

真空度是影响膨化硝铵质量的关键因素，在膨化过程中极限真空越大，膨化完的硝铵水份越小，抽真空时间越短，膨化效果越好，相应生产出的炸药性能就越佳。相比内陆地区我公司生产的膨化硝铵炸药在此方面有两点不同。

①真空度的控制与循环水的温度有重要的关系。水温越高，水的饱和蒸汽压就会上升，进而导致体系的真空度下降，因此要借助冷却塔等设施严格控制循环水的温度。据相关资料记载，青海海西德令哈的年平均气温只有4℃左右，而内陆地区年平均气温基本在20℃以上，在高原地区靠自然冷却和小功率冷却装置即可达到工艺要求，所以在此环境下本司对循环水的冷却要求相比内陆有所下降，进而在设备和能源消耗上有一定的优越性;

②如果我们将环境看成一个体系，则这个体系的大气压力会随着地区海拔的不同而不同。在青海大气压只有70千帕，而在内陆地区可以接近或等于101千帕。我们所检测到的真空度是当被测压力低于大气压力时，大气压力和绝对压力的差值，在不同的地区体系内绝对压力是一定的，大气压力各地区有所不同，所以在我司生产线检测到的真空度要低于内陆生产线检测到的真空度。

2.2 硝酸铵溶液的溶化温度

溶化工序是将固体硝酸铵加入一定量的水中，使其完全溶化后溶液呈现饱和状态的过程。硝酸铵的膨化是硝酸铵饱和溶液在表面活性剂作用下的真空结晶过程，晶体的析出与饱和溶液的浓度和温度有关，结合这两方面的影响因素，硝酸铵的溶化有一个最佳的浓度和温度点。高原气候对浓度无直接影响，而对温度的影响较大，如果按内陆地区的温度在我司进行溶化后膨化完的硝铵出现硬化。这是因为高原地区气压低的原因所致，所以在我司要达到最佳点温度必须下调10℃左右。

2.3 还原剂的选择

青海是一个矿产资源丰富的大省，其中的煤炭资源主要分布在西部江仓地区，而木材在我省来说由于气候原因较为缺乏。所以在我们生产线上考虑能否用煤粉取代木粉即生产Ⅱ型岩石膨化硝铵炸药，因为煤粉相比木粉在我司所处的地区来源要广、运输成本也较低，经过以下几方面的考虑我公司认为在高原地区尤其是在矿产资源丰富的海西用煤粉取代木粉更为合理。

①在青海煤粉比木粉来源广、成本低;

②密度高。煤粉的密度为0.7-0.8g/cm3，木粉的密度只有0.2-0.3g/cm3，有利于提高炸药的装药密度，进而增加膨化硝铵炸药在爆速、殉爆等方面的性能;

③煤粉比木粉的燃烧热值高，在爆炸反应中能提高更多的热量[2];

④煤粉的流散性高于木粉，有利于装药。

2.4 复合油相的配置

复合油相是一种可燃剂，可以均匀的附着在膨化硝铵离子表面从而形成一层憎水性油膜，从而提高炸药的防潮、结块能力。一般是由柴油和石蜡按一定比例配置而成，柴油中添加石蜡一是为了增加油相的粘度即附着力，石蜡的含量过高会影响炸药的殉爆距离，含量过低会使复合油相的附着力降低;二是为了防止柴油的挥发，因为在制药和储存过程中炸药中的柴油，都会有挥发，如果挥发较多将影响到炸药的性能。

所以在保证柴油必要的附着力的前提下我司选择降低复合油相中石蜡的比例。原因一是高原地区气压低柴油易挥发，低温对柴油挥发的影响小于气压对柴油挥发性的影响，所以考虑气压的影响。而降低柴油挥发的另外一个途径是加大石蜡比例，它的比例的增大会直接影响到殉爆距离所以不可取;原因二是柴油比石蜡价廉。

2.5 原材料及炸藥的吸湿性

水份对膨化硝铵炸药的生产质量控制十分关键，这是因为水份的存在会影响到膨化硝酸铵的硬度和颗粒的抗压强度，根本上是对膨化硝酸铵的微孔能否维持产生影响，如果微孔遭到破坏，热点减少感度降低就会造成拒爆[3]。所以如何控制和尽量减少原材料硝酸铵、煤粉、复合油相及膨化硝铵炸药在生产和储存过程中的水份和吸湿性，将是关键;而高原地区气温低、少雨、干燥和气压低导致水的沸点低易蒸发的气候条件对膨化硝铵炸药水份的控制是得天独厚的自然条件。

2.6 储存期

高原地区干燥的气候条件使膨化硝铵炸药不易吸潮和硬化结块，因而高原干燥地区膨化硝铵炸药的保存期相比内陆沿海空气潮湿地区有所延长。

3 高原气候对机械设备运转和维护的影响

由于高原具有少雨和干燥的气候条件，所以空气中的水份含量也较少，对设备的腐、锈蚀小，干燥工房的设备基本无腐、锈蚀。进而使设备的使用寿命有所增加。

4 炸药使用量大

随着西部大开发的不断推进，尤其是在矿产资源及其丰富的青海海西和与之相邻的新疆等地炸药的使用量很大，市场基本处于供不应求的状态，这就要求在西部地区还需大力发展炸药生产，在这个地区膨化硝铵炸药的大规模生产和发展具有很大的空间。

5 总结

在高原地区由于气候原因膨化硝铵炸药的生产相比内地在膨化真空度、溶化温度、复合油相配置等方面有所不同;在膨化硝铵炸药的保存和使用量上有一定的优势，所以考虑在矿产资源丰富的西北高原地区如何大力发展膨化硝铵炸药生产将是非常有必要的。

参考资料：

[1]吕春绪，刘祖亮，惠君明等.岩石膨化硝铵炸药的研究[J].爆破器材，1997，26（1）.

[2]陆明，吕春绪，刘祖亮.岩石膨化硝铵炸药的生产工艺和质量控制[J].火炸药学报，1998（4）.

[3]张新民，许进.影响膨化硝铵炸药性能的因素和控制措施[J].煤矿爆破，2005.