现场混装乳化炸药基质的流变性研究

从流动性、黏弹性和触变性3方面研究了现场混装乳化炸药基质的流变性。从流动性曲线可知,在低速剪切区域,乳化基质呈现牛顿流体性质。剪切速率继续升高后,乳化基质呈现剪切变稀型非牛顿流体性质。触变性试验结果说明,乳化基质结构恢复能力和所受外力大小有关,外力越大,乳化基质的结构越难恢复。黏弹性曲线表明,应变升高后,乳化基质逐渐从弹性形变转变成黏性形变。此外,乳化基质流变性受分散相液滴尺寸的影响较大。液滴尺寸减小,黏度和储能模量升高,外力消除后,乳化基质的结构恢复能力提高。

乳化剂和油相材料对现场混装乳化炸药基质稳定性的影响

为了研究乳化剂和油相材料对现场混装乳化炸药基质稳定性的影响,通过改变反应条件合成了3种疏水链长度相同、亲水基不同的聚异丁烯丁二酸酐-醇胺乳化剂。在这3种乳化剂中,用聚异丁烯丁二酸酐-三乙醇胺(PIBSA-TEA)制备的乳化基质稳定性最好。当在PIBSA-TEA中加入一定量失水山梨糖醇单油酸酯(SMO)后,乳化基质的初始黏度有所上升,但乳化基质的稳定性随SMO含量的升高而下降。此外,油相类型对乳化基质稳定性也有重要影响,当采用生物柴油代替柴油作为油相材料时,乳化基质的稳定性急剧下降。

内相粒径对现场混装乳化炸药基质抗振动性能的影响

通过改变乳化分散机转速制备不同内相粒径的现场混装乳化炸药基质试样,使用调速振荡器模拟不同粒径基质试样在运输中受振动过程,测试受振动前后基质试样的内相粒径、微观结构、硝酸铵析出量和黏度变化,评估内相粒径对现场混装乳化炸药基质抗振动性能的影响。实验结果表明,随着内相液滴粒径增大,乳化炸药基质的抗振动性能减弱,内相粒径大于5.00μm的基质更易受振动作用破乳析晶。内相粒径为9.47μm的1^(#)基质多分散指数(PDI)为2.78,在1个振动周期后明显破乳失稳,3个振动周期后的析晶量增大143%、黏度增大1.4倍,破乳严重且黏度过大不利于泵送;内相粒径为3.97μm的5^(#)基质PDI为1.88,3个振动周期后析晶量增大52%、黏度增大1.07倍,仍保持乳化炸药基质形态,有较好的稳定性。内相粒径过大的乳化炸药受振动后内部液滴易析晶导致性能降低,实际生产中应控制炸药基质制备时的内相粒径小于5.00μm。

现场混装乳化基质自动加料系统的研究开发

为解决传统工艺中给现场混装车加注乳化基质效率低、现场人员多等问题,研究开发了自动加料系统。采用二维码视频识别和图像处理技术进行混装车的准确定位,并对基质储罐下料口和混装车加料口的对准情况进行自动提示;自动加料控制模块实现了自动、定量加料和现场/远程操作与控制,并且能够防止飞溅和溢出,乳化基质的加注量等信息,由系统自动记录和管理,达到了混装车乳化基质加料过程的智能化和少人化目标。该系统在炸药厂运行了近3年时间,共加注现场混装乳化基质近12 000 t,通过加料数据的实时反馈,还实现了生产任务制定、车辆调度等的精细化管理。应用结果表明,开发的自动加料系统不仅实现了乳化基质加料过程的智能化,还对提升我国现场混装乳化炸药全工序智能化水平有促进作用。

内相粒径对现场混装乳化基质老化过程的影响

为研究内相粒径对现场混装乳化基质老化过程的影响,利用可程式高低温箱对乳化基质进行周期性储存来加速基质老化,使用激光粒度仪、光学显微镜、水溶法和数字黏度计测试乳化基质老化过程中的内相粒径、微观结构、硝酸铵析晶量及黏度的变化。测试结果表明:内相粒径为9.47μm的现场混装乳化基质在储存1个周期后就已严重析晶,在储存3个周期后硝酸铵析晶量为储存前的3.32倍,黏度增大45.72%。内相粒径为3.76μm的现场混装乳化炸药在储存2个周期后平均内相粒径增大为10.06μm,硝酸铵析晶量为储存前的1.43倍,黏度增大10.18%,储存3个周期后的硝酸铵析晶量为储存前的1.71倍,黏度增大14.48%,内相粒径越小,现场混装乳化基质的储存稳定性越好。在实际生产中,应根据混装车设备性能的实际情况,考虑基质泵送及其安全性,尽可能制备内相粒径约小于5μm、黏度合理的乳化基质,用以生产现场混装乳化炸药。

现场混装乳化炸药油相材料对乳胶基质黏度影响的研究

现场混装乳化炸药应具有好的流变性和适宜的黏度才能满足管道输送要求,由于乳胶基质的黏度在很大程度上反映了乳化炸药的黏度,本文研究了不同的油相材料及配方对乳胶基质黏度的影响,对选定的配方制备的乳化炸药进行各项性能检测,其结果接近于目前工业上现场混装乳化炸药的各项性能指标,可作为现场混装乳化炸药适宜的油相配方。

内相粒径对现场混装乳化炸药爆炸性能的影响

通过光学显微镜、激光粒度仪、测时仪法和铅柱压缩法测试了不同转速制备的现场混装乳化炸药样品的微观结构、内相粒径分布、爆速和猛度,采用理论计算与实验测试相结合的方法,研究内相粒径对现场混装乳化炸药爆炸性能的影响。结果表明,对于相同敏化剂含量的现场混装乳化炸药,其密度、爆速和猛度均随着炸药样品内相粒径的增大而减小;在炸药内相粒径由14.01μm减至4.99μm且敏化剂质量分数由0.9%减至0.3%的过程中,爆速由3450 m/s增至3981 m/s,最大爆速为最小爆速的1.15倍,猛度由6.22 mm增至13.63 mm,最大猛度为最小猛度的2.19倍。基于本实验条件,应合理控制现场混装乳化炸药的内相粒径及敏化剂含量,以确保现场混装乳化炸药具有良好的爆炸性能。

水相pH对现场混装乳化炸药基质储存稳定性的影响研究

为研究水相溶液pH大小对现场混装乳化炸药基质储存稳定性的影响,采用高低温循环试验、模拟运输振动试验、自然储存试验,并结合游离硝酸含量检测结果,对乳化炸药基质储存稳定性进行评价。试验结果表明:水相溶液pH对乳化炸药基质储存稳定性有一定的影响。当pH小于3.71时,随着pH指标的降低,乳胶基质老化速度加快,储存稳定较差;当pH介于3.71~4.12时,乳胶基质稳定性最佳;当pH大于4.12时,随着pH的增大,乳胶基质的储存稳定性降低。

现场混装乳化炸药配方对基质密度的影响分析

针对现场混装乳化炸药乳胶基质移动式地面制备站在现场运行过程中产生的乳胶基质密度的差异，通过正交试验对其影响因素进行了研究。结果表明，通过调节含水量、添加剂量、水油相配比、乳化剂量可对乳胶基质的密度进行控制。在生产实际应用中，乳胶基质密度可控制在1．25—1．35g／cm3。

生物柴油含量对现场混装乳化炸药的热分解特性和抗振动性能的影响

为了探究生物柴油对现场混装乳化炸药的热分解特性及抗振动性能的影响,利用激光粒度分析仪、光学显微镜、同步热分析技术、振动实验和水溶法,对以生物柴油为油相材料的现场混装乳化炸药基质样品的微观特性、热分解特性以及抗振动性能进行了研究,其中生物柴油的质量比分别为0%,1%,2%和3%。结果表明:添加生物柴油的现场混装乳化炸药基质样品平均粒径普遍较小,内相粒子的均一性较好,平均粒径与分散性指数较未添加生物柴油的样品分别降低了12.9%和38.0%;当体系中生物柴油的质量分数占整体的3%时,其分解反应的起始温度与峰值温度较未添加生物柴油的现场混装乳化炸药基质样品分别降低了5.8%和3.7%,反应活化能则降低了12.3%,热稳定性有所降低;在抗振动性能方面,生物柴油含量为3%的现场混装乳化炸药基质样品性能最差,其溶失率在6个周期后从0.117%增长到0.313%,且在4个振动周期后出现析晶现象;生物柴油含量为1%的现场混装乳化炸药基质样品抗振动性能最好,在6个振动周期后其溶失率从0.070%增长到0.197%,且未出现析晶。当样品中生物柴油含量为1%时,其内相平均粒径小、分布均匀性好、热安全性好且抗振动性能最佳。

多孔粒状硝酸铵含量对现场混装乳化炸药的性能影响

为提高现场混装乳化炸药的性能,在其中加入质量分数分别为0%、3%、6%、9%、12%、15%的多孔粒状硝酸铵,制备6组炸药样品;通过扫描电镜分析了多孔粒状硝酸铵的微观形貌结构;使用B-W法计算了炸药的爆热和爆速,测试了炸药样品的黏度、密度与爆速,并将该炸药在金堆城钼矿进行工程应用。结果表明,炸药的黏度随着多孔粒状硝酸铵含量增加而上升,当质量分数为0~12%时,黏度为1.75×10^(5)~2.97×10^(5)mPa·s;理论爆热由2382.95kJ/kg升至2790.89kJ/kg;理论爆速由4229m/s升至4683m/s;实际爆速受装药密度影响,先由4198m/s升至5294m/s,后下降至4578m/s。当多孔粒状硝酸铵质量分数为9%时,炸药实际爆速达到最高,应用于矿山爆破中,爆后岩石块度下降,矿石粉矿率由30%增加到45%。

现场混装乳化基质快速敏化影响因素分析

通过理论分析、敏化试验以及爆破实践经验,研究了影响现场混装乳化基质快速敏化的各种因素,包括基质乳化质量、敏化温度、掺混强度、敏化剂及助剂,并分析了各因素对敏化发泡影响的原因。结果表明,各因素对敏化发泡效果及速率均有一定的影响。在现场混装乳化炸药实际应用中,发泡效果可通过敏化剂及助剂的添加量及浓度进行调整。

现场混装乳化炸药不合格乳胶基质优化处理浅析

文章对现场混装乳化炸药生产中半成品——乳胶的组成、不合格乳胶产生的原因、危害进行了分析说明,指出了不合格乳胶的判断方法,并结合当前国内现场混装乳化炸药生产现状提出了不合格乳胶的防治、处理意见,使文章更具有实际生产参考意义。

现场混装乳化炸药中低温制备及性能表征

为了分析现场混装乳化炸药乳化温度影响因素和水相析晶机理,采用低共熔物、表面活性剂、极性添加剂与硝酸铵水溶液协同添加的方法,研制了一种析晶点达55℃的水相配方,继而开发了现场混装乳化炸药低温制备工艺。结果表明:水相各组分在80~90℃水浴下共存,未出现温度突变现象;在水相温度60℃、油相温度50℃下能快速成乳;同等条件下黏度值较常规基质大2000 cp左右,水溶-电导率值较小;敏化30 min,装药密度1.18 g/cm^(3),爆速达到4700 m/s以上;该工艺技术在物料热稳定性、相容性,水油相低温乳化效率,基质储存稳定性、抗水性以及装药爆轰性方面均表现良好。

乳化炸药现场混装技术在铜山口铜矿露采爆破中的应用

结合乳化炸药现场混装技术在铜山口铜矿露采爆破中的应用实践,介绍了BCR(D)H-15型混装车的装药原理,并对乳化炸药现场混装技术在铜山口矿的应用效果进行了分析。实践表明,乳化炸药现场混装技术的应用,有利于爆破安全管理,改善爆破效果,提高施工效率,但爆破成本有所增加。

对现场混装乳化炸药不合格乳胶基质优化处理的认识与思考

随着国家政策对现场混装炸药项目支持力度的加大，现场混装炸药更是进入了一个快速发展的时期，因此全面解决现场混装炸药生产使用中各方面存在的问题已显得至关重要。

硫化矿内现场混装乳化炸药自燃自爆影响因素分析

针对硫化矿内存在现场混装乳化炸药自燃自爆的问题,通过化学反应机理分析、组分接触性试验以及装药实践,研究了影响现场混装乳化炸药在含硫矿内装药自燃自爆的因素及原因,主要针对炮孔环境特性、硝铵组分与矿岩接触、敏化组分与矿岩接触等进行深入研究。结果表明:酸性潮湿环境对孔内装药自燃自爆影响较大,游离的硝酸铵组分以及敏化组分在该环境下极易发生放热反应造成热积累。在试验研究的基础上提出了通过优化乳化基质配方、精确调节快速敏化组分的浓度及添加量、改善乳化基质W/O结构等解决问题措施,研究结果可为硫化矿爆破工程提供理论依据。

露天爆破堵塞物对混装乳化炸药影响研究

随着现场混装乳化炸药的广泛应用,露天爆破施工中存在着堵塞物渗入乳化炸药,间接改变堵塞长度,降低爆破效果的情况。为研究露天爆破堵塞物对混装乳化炸药影响,先后开展了填塞模拟试验、数值模拟试验及现场爆破试验。首先,采用4种常用孔径的PVC管模拟炮孔,使用钻孔岩屑模拟炮孔堵塞,系统研究了填塞过程中炸药药柱顶部岩屑渗入炸药情况;其次,借助LS-DYNA软件进行单孔爆破数值模拟,通过观察测点的应力值变化,探究了药柱顶部混入堵塞物对爆炸威力产生的影响;最后,以金堆城露天台阶爆破为工程背景,在装药过程中设置物理隔离改善堵塞工艺,通过对比物理隔离前后的爆破效果分析堵塞物对混装乳化炸药的影响。结果表明:在乳化炸药填塞过程中,药柱顶部首先出现炸药上溢现象,在填装完成后受重力影响岩屑逐渐渗入乳化炸药,且随着孔径的增大,相同时间内岩屑的渗入长度不断增大;数值模拟结果表明,不同监测点位的应力值均有所下降,堵塞物的渗入降低了顶部炸药的爆炸威力;对现场爆破后的顶部岩石进行块度分析发现,对比常规装药过程,采取堵塞隔离措施后,爆区内岩石主要块度分布从20~40 cm降低为0~20 cm,且超过60 cm的岩石占比由6.13%降低至1.81%。综上,堵塞物渗入对乳化炸药的威力及爆破效果影响显著,通过采取物理隔离手段分离堵塞物与炸药可以有效改善爆破效果。

新型复合油相乳化炸药基质的非等温热分解特性

为了掌握新型复合油相制备的乳化炸药的热分解特性,利用TG-DTG技术测试了其制备的乳化炸药基质在氮气气氛中的热分解过程,用Kissinger法和Ozawa法进行动力学分析,求解相关动力学参数。通过模型拟合法推测其热分解机理,并用非模型拟合法进行验证。结果表明,新型复合油相制备的乳化炸药基质分解率为15%~95%时,其热分解平均活化能(E)和指前因子lg(A/s^(-1))分别为142.12kJ/mol和13.26,热稳定性高于复合蜡制备的乳化炸药基质,热分解过程符合三维(3D)扩散控制机理(n=2)。

超声波作用下乳化炸药和乳胶基质的破乳现象试验研究

目前,在超声作用下研究敏化方式对乳化炸药稳定性的影响研究较少。分别对乳胶基质及采用3种不同敏化方式分别敏化后制备的乳化炸药进行超声波作用,采用甲醛法滴定经超声波作用之后各试样的析晶量,用以衡量样品的破乳程度。实验结果表明:超声波对乳化炸药尤其是乳胶基质有明显的破乳作用,且超声波作用时间越长和功率越大,破乳程度越大。在相同的试验条件下,敏化方式对乳化炸药的破乳有一定的影响,破乳程度由小到大的顺序为膨胀珍珠岩敏化、空心树脂微球敏化、化学气泡敏化。