混装乳化炸药配方对炸药-岩石匹配效果影响研究

为解决某露天煤矿混装乳化炸药配方单一,炸药性能不能根据不同地质条件及时调整,使炸药性能与岩石匹配效果不佳,导致炸药能量利用率不高、岩石爆破块度较大等问题.通过理论计算分析混装乳化炸药配方中不同组分含量对炸药的爆热、爆速、爆容的影响,结合炸药的密度、爆速计算出炸药波阻抗,结合现场试验,采用Split-Desktop4.0软件对岩石爆破岩石块度进行分析,从而研究影响混装乳化炸药配方对炸药-岩石匹配效果的主要因素,为混装乳化炸药配方的优化提供依据.结果表明:硝酸铵含量从75.0％增加至79.5％,爆热值从2708 kJ/kg增加到3082 kJ/kg;爆速值从4648 m/s增加到4997 m/s;炸药波阻抗由53.5 MN/m3.m/s增加到62.5 MN/m3.m/s;爆容值845 L/kg下降到821 L/kg.说明爆热、爆速、炸药波阻抗随着硝酸铵含量的提高而增大,爆容随着硝酸铵含量增加而减少.为改善炸药与岩石匹配效果,降低大块率,根据1228平盘、1180平盘不同的岩石性质,设计了两组混装乳化炸药配方进行试验,一组通过增加10％的硝酸铵含量提高炸药波阻抗,另一组降低20％的硝酸铵含量,提高炸药的爆生气体容积.经对爆破岩石块度分析,配方调整后大块率降低了6.5％ ～6.8％.     

添加复合稀释剂的低爆速乳化炸药的制备及性能

以玻璃微球和滑石粉共同作为稀释剂制备一种低爆速乳化炸药。观察不同质量分数的玻璃微球和滑石粉对乳化炸药形貌的影响,并对乳化炸药的爆速、猛度、空中爆炸冲击波压力及储存稳定性进行测试。实验结果表明,随着滑石粉质量分数的增加,乳化炸药的形貌由乳胶状逐渐向颗粒状转化,爆速呈线性下降,对玻璃微球质量分数为5%、10%、15%的乳化炸药,测得最低爆速分别为3 440、2 740、2 188 m/s。而随着滑石粉质量分数的增加,猛度、空中爆炸冲击波峰值超压均呈非线性下降,当滑石粉控制在一定量时,冲击波正压作用时间变化不大,乳化炸药储存稳定性较好。这种低爆速乳化炸药成本低廉、爆轰性能可调、储存稳定性好,具有较好的实用性。     

油水相界面张力对乳化炸药性能的影响

采用白金环法测定了乳化炸药复合油相与硝酸铵水溶液的界面张力,并研究了乳化剂质量分数、温度、分子结构和热值对油水相界面张力的影响以及界面张力对乳胶基质微观结构和储存稳定性的影响。结果表明,随着乳化剂质量分数的升高,界面张力先下降后保持恒定;随着温度升高,界面张力呈线性下降趋势;复合蜡组分的异构化烷烃含量越高,环状化合物越少,热值越低,油水相界面张力越低。随着界面张力和临界质量分数的降低,乳胶基质的粒径减小。乳胶基质的储存稳定性随着油相材料界面张力的降低而增强。     

一种平板状爆炸焊接用炸药

将硝酸铵、硝酸钠、尿素、水、机油和Span80等通过乳化技术制备出乳胶基质。将制备好的乳胶基质和泡沫树脂混合,得到一种平板状炸药。实验表明:该种炸药的密度可低至0.17g/cm³,爆轰的临界厚度为18 mm,在最低临界密度下的爆速为1 678 m/s;随着密度的增加,爆速增加。密度为0.23 g/cm³时,测得爆速为2 149 m/s。初步分析,该炸药可满足某些爆炸焊接工艺的要求。     

大孔径深孔含水爆破混装乳化炸药性能研究

大孔径深孔含水爆破中,混装乳化炸药受到来自炸药本身重压、回填渣的压力以及炮孔中水的侵蚀,炸药爆炸性能发生改变。为了分析压力及水对混装乳化炸药的影响规律,提出了一种新型乳化炸药抗压性试验方法,模拟了深孔爆破环境气泡敏化的混装乳化炸药的爆速随孔压变化规律:0.1、0.2 MPa下24 h内爆速较高,随着压力增加及加压时间的延长,爆速下降直至拒爆;同时,通过测试乳胶基质中硝酸铵的溶失值以及乳胶基质的溶胀厚度,分析了乳化剂、油相材料对其抗水稳定性的影响。结果表明:添加质量分数1%的基础油,Span80、高分子型乳化剂EPE-1添加质量比达到1:1后,溶失值及溶胀厚度较小;再增加EPE-1的含量,抗水性、稳定性基本不发生变化。提出了提高混装乳化炸药抗水稳定性的方法。     

“层内爆炸”技术用硝基甲烷改性液体炸药的配方研究

根据“层内爆炸”技术对液体炸药理化性能、安全性能和爆轰性能的要求,采用单因素法对硝基甲烷液体炸药进行改性研究,确定硝基甲烷改性液体炸药配方的质量分数为:硝基甲烷76％、乙二胺5％、醋酸纤维素5％、片状铝粉14％.该配方硝基甲烷改性液体炸药的主要性能指标为:黏度1 342 mPa·s,pH值8.0,挥发率2.0％,机械感度0,临界传爆直径2.5～3.0 mm,爆容662 L/kg,爆热5 749kJ/kg,爆速4 233 m/s,满足“层内爆炸”技术开采低渗透油气藏的使用要求.     

几种高分子乳化剂在乳化炸药中的性能研究

选取几种不同性能指标的聚异丁烯丁二酰亚胺类高分子乳化剂,通过低剪切乳化、低浓度乳化(乳化剂质量占基质比:0.1%)测试了乳化剂的乳化能力;按照现场散装乳化炸药配方制备了乳化基质,通过动力黏度、自然储存、高低温循环、超声波法等评价了基质的基本性能,测定了乳化炸药的敏化速率和初始爆速。结果表明:EMU-3高分子乳化剂制备的乳化基质储存稳定性和抗颠簸性能好,基质黏度适中,敏化速率适宜,炸药爆速达4 436 m/s,适宜于现场散装乳化炸药的生产。     

几种高分子乳化剂在乳化炸药中的性能研究

选取几种不同性能指标的聚异丁烯丁二酰亚胺类高分子乳化剂,通过低剪切乳化、低浓度乳化(乳化剂质量占基质比:0.1%)测试了乳化剂的乳化能力;按照现场散装乳化炸药配方制备了乳化基质,通过动力黏度、自然储存、高低温循环、超声波法等评价了基质的基本性能,测定了乳化炸药的敏化速率和初始爆速。结果表明:EMU-3高分子乳化剂制备的乳化基质储存稳定性和抗颠簸性能好,基质黏度适中,敏化速率适宜,炸药爆速达4 436 m/s,适宜于现场散装乳化炸药的生产。     

支链化结构高分子乳化剂的合成机理和应用

针对聚异丁烯顺丁烯二酸酐（PIBSA）和醇胺类产品为原料氯化催化合成的支链化结构的新型高分子乳化剂（以下简称氯化法高分子乳化剂）,进行了合成机理的研究、谱图分析和实验室储存性能的测试。该乳化剂制备的基质性能良好,添加量(质量分数）分别为1.5%和1.2%时,经过9个高低温循环,和进口高分子乳化剂添加量1.5%（质量分数）生产的基质析晶程度无差别。3组工业试验结果表明,氯化法高分子乳化剂（质量分数1.2%）生产的乳胶基质,初始爆速达3 787 m/s以上,与进口高分子乳化剂生产的乳胶基质性能相当;在矿山颠簸500 km和储存30 d的条件下,氯化法高分子乳化剂制备的乳胶基质性能衰减最小。因此,氯化法高分子乳化剂应用在现场混装乳化炸药中,可以降低乳化剂的添加量,从而达到降低成本的目的,也可以替代国外进口的高分子乳化剂,具有良好的爆破效果和储存性能。     

废旧HTPB固体推进剂转化制备乳化炸药的配方设计

针对废旧固体推进剂绿色、安全、高效处理的问题，设计了废旧HTPB固体推进剂转化制备乳化炸药的基础配方，以实现资源化再利用的目的。假定化学式和撰写爆炸反应方程式，建立目标函数，根据工业炸药的一般性能确定约束条件，规划求解后得到转化制备的乳化炸药的最佳配方，并对不同固体推进剂添加量下转化制备的乳化炸药的爆热、爆速、爆温、爆容进行了理论计算。结果表明：当固体推进剂质量分数为24.62%、乳化基质质量分数为75.38%时，转化制备的乳化炸药的综合性能最佳，理论爆热为3 351.935 kJ/kg,爆速为5 182.02 m/s,爆温为2 728.81 K,爆容为919.59 L/kg。为废旧固体推进剂的资源化再利用提供了理论参考。     

高低温循环与电导率法对乳化炸药稳定性的试验研究

在水相组分和制备工艺完全相同的条件下,研究油相材料对乳化炸药稳定性的影响。在相同条件下对各乳化炸药样品进行高低温循环试验,之后测试其电导率,以此对乳化炸药的稳定性进行比较和评价。对比稳定性与爆速,发现含不同油相材料乳化炸药的稳定性与爆速没有相关性,但含油相材料复合蜡的乳化炸药稳定性与爆速有正相关性。     

NaCl和KCl复配三级煤矿许用乳化炸药研究

为获得低成本、高稳定的NaCl和KCl复配消焰剂型三级煤矿乳化炸药配方,利用理论计算研究NaCl和KCl分别对炸药爆热和爆温的影响规律。计算结果表明,NaCl比KCl具有更好的降低炸药爆热和爆温的效果。根据所得结果,以常用三级煤矿许用乳化炸药配方的爆温为标准,设计了5种炸药爆温值与其相同的复配消焰剂配方,并分别测试和分析水相析晶点,得出质量分数5.31%的NaCl和1%KCl复配消焰剂对应析晶点最低,为64℃,这说明了其具有成本低、稳定性高的特点,以上结果可为三级煤矿许用乳化炸药设计和生产提供参考。     

乳化炸药和膨化硝铵炸药的爆炸性能特征比较

以规格φ32 mm/200 g的1^#岩石乳化炸药、2^#岩石乳化炸药、一级煤矿许用乳化炸药、二级煤矿许用乳化炸药、三级煤矿许用乳化炸药及规格φ32 mm/150 g的岩石膨化硝铵炸药、一级煤矿许用膨化硝铵炸药、二级煤矿许用膨化硝铵炸药共8种工业炸药药卷为样本,测试了乳化炸药及膨化硝铵炸药的爆炸性能(药卷密度、爆速、猛度、作功能力、有毒气体产量)。分析比较了两类工业炸药爆炸性能及爆炸后有毒气体产量差异的原因,总结了两类工业炸药的性能特征。为产品配方的优化及进一步改良提供一定的参考依据。同时,为爆破作业人员根据工程特性和环境特点选择合适的炸药提供借鉴。     

TiH2对乳化炸药性能的影响研究

为获得高威力且热稳定性良好的乳化炸药,研制了一种含有TiH₂的乳化炸药,并对该乳化炸药的性能进行测定。爆速、爆热和猛度实验研究发现,加入TiH₂会使乳化炸药爆速微降,同时提升其爆热和猛度。当乳化炸药中TiH₂质量分数为2%、4%时,爆热分别增加了4.21%、5.66%;猛度分别增加了15.29%、17.20%。TG-DTG实验研究发现,加入TiH₂不会影响乳胶基质的热分解过程,但会降低其表观活化能。当乳化炸药中TiH2的质量分数为2%、4%时,乳化基质的表观活化能分别降低了21.04%、12.61%。TiH₂能够在不影响乳化基质热分解过程的同时,提高乳化炸药威力。     

工业炸药爆炸后有毒气体含量测定方法标准的讨论

炸药爆炸后有毒气体绝对生成量与相对含量是表征其排放水平的两种方法,前者不利于高爆容炸药的发展,建议改用后者并规定该指标限制在20%以下。对国内各主要工业炸药品种爆炸后有毒气体相对含量分别进行了测定,测定的统计结果为乳化炸药、粉状乳化炸药、膨化硝铵炸药、改性铵油炸药、水胶炸药和含退役火药的乳化炸药爆炸后有毒气体相对含量依次为9.72%、9.73%、17.5%、12.3%、10.6%和19.15%。     

硝酸铵溶液的爆炸危险性及储运安全条件研究

为确定硝酸铵溶液的爆炸危险性及温度、浓度等储运安全条件,采用克南试验、绝热量热试验、联合国隔板试验及析晶特性试验等研究了热分解和殉爆两种情况下硝酸铵溶液的爆炸危险性及安全控制条件。结果表明:140 ℃时,硝酸铵溶液含水质量分数小于4%,为爆炸物;含水质量分数为4%-10%时,则具有爆炸性;含水质量分数大于10%时,不具有爆炸性。硝酸铵质量分数为90%以上时,硝酸铵溶液的起始放热温度在210～230 ℃范围内,T_D24最低为151 ℃。110～140 ℃区间内,高温硝酸铵溶液的冲击波感度与溶液析晶状态有关,大量析晶会发生殉爆。因此,硝酸铵溶液中硝酸铵的质量分数应控制在93%以内;温度上限应控制在140 ℃以内;温度控制下限应根据硝酸铵溶液的析晶温度确定。     

提高硝酸铵炸药威力的途径研究

硝铵炸药的作功能力直接影响其爆破使用效果,该文就提高硝酸铵炸药的威力途径进行研究。硝铵炸药作功能力的影响因素主要有炸药的氧平衡、组分、混合均匀性、水含量和炸药装填密度。论文以铵油炸药、含铝膨化硝铵炸药、煤矿许用膨化硝铵炸药和乳化炸药为例,研究了这些因素是如何影响硝铵炸药的作功能力的。理论计算和实验测定研究结果表明,采用零氧平衡设计工业炸药配方,加入铝粉、铁粉和硫磺粉,增加氧化剂与可燃剂的混合均匀性,以及适当减少乳化炸药中水的用量,均可有效提高工业炸药的作功能力。     

Some properties of explosive mixtures containing peroxides Part I. Relative performance and detonation of mixtures with triacetone triperoxide

This study concerns mixtures of triacetone triperoxide (3,3,6,6,9,9-hexamethyl-1,2,4,5,7,8-hexoxonane, TATP) and ammonium nitrate (AN) with added water (W), as the case may be, and dry mixtures of TATP with urea nitrate (UN). Relative performances (RP) of the mixtures and their individual components, relative to TNT, were determined by means of ballistic mortar. The detonation energies, E0, and detonation velocities, D, were calculated for the mixtures studied by means of the thermodynamic code CHEETAH. Relationships have been found and are discussed between the RP and the E0 values related to unit volume of gaseous products of detonation of these mixtures. These relationships together with those between RP and oxygen balance values of the mixtures studied indicate different types of participation of AN and UN in the explosive decomposition of the respective mixtures. Dry TATP/UN mixtures exhibit lower RP than analogous mixtures TATP/AN containing up to 25% of water. Depending on the water content, the TATP/AN mixtures possess higher detonability values than the ANFO explosives. A semi-logarithmic relationship between the D values and oxygen coefficients has been derived for all the mixtures studied at the charge density of 1000 kg m(-3). Among the mixtures studied, this relationship distinguishes several samples of the type of "tertiary explosives" as well as samples that approach "high explosives" in their performances and detonation velocities.     

松香对膨化铵油炸药冲击波感度的影响

利用升降法研究了油相中松香含量对膨化铵油炸药冲击波感度(50%爆轰距离)的影响,测试结果表明膨化铵油炸药具有较高的冲击波感度,松香含量显著影响该类炸药的冲击波感度.在一定的范围内,松香具有增敏作用,过量的松香会起到钝化作用.研究表明,油相配方、混药温度是影响膨化铵油炸药冲击波感度的2个重要因素,而铵油炸药的配方和混药时间成为次要因素.