我国低爆速铵油炸药研究和应用现状

低爆速铵油炸药是爆速在1 500~2 500 m·s~(-1)的一种铵油炸药,通过在铵油炸药中加入容重较低的惰性物质获得,具有密度低、爆速低、威力低,以及原料丰富、成本低廉、使用安全等特性,因此被广泛应用于焊接、光面爆破、预裂爆破等方面,有力推动了爆破技术的发展。本文综述了我国不同种类的低爆速铵油炸药研究现状、性能特点及应用,同时指出了现有技术存在的问题以及未来发展趋势。

乳化铵油炸药耦合装药结构在掘进爆破中的应用

针对地下矿山掘进爆破作业实际工况,考虑采用乳化铵油炸药耦合装药结构,代替原有乳化炸药不耦合连续装药结构进行对比分析试验。通过理论分析和经验估计相结合的方式计算出耦合装药条件下的炮孔数量、孔间距等相关参数,并绘制出专门的爆破图表;同时采用数值仿真技术建立了同种炮孔布置条件下两种不同装药结构的有限元模型,分析了两种模型爆破后对于岩体的损伤效果,并进行了现场对比分析试验。结果表明:乳化铵油炸药耦合装药结构对岩体的爆破损伤效果较乳化炸药不耦合连续装药结构提升明显,有利于提高岩体破碎度和单次解决近循环进尺,现场爆破试验发现,乳化铵油炸药耦合装药结构爆堆集中,无明显大块,现场测距显示爆破进尺率提高6.6~8个百分点,爆破效果明显优于乳化炸药不耦合装药结构。

钝化剂对低爆速铵油炸药的影响

低爆速铵油是在铵油炸药中加入容重较低的钝化剂获得的爆炸速度在1 500~2500 m/s的一种炸药,因其具有爆速低、原料来源丰富等一系列优点而被广泛应用于爆炸焊接、露天矿预裂孔爆破、光面爆破等爆破工程。文章介绍了钝化剂的种类和特征,以及其对低爆速铵油炸药的影响,为低爆速铵油炸药的开发研究提供参考。

膨化铵油炸药的研制与性能

以液铵为原料,在膨化罐中制备出膨化硝酸铵,继而制备膨化铵油炸药。通过测试膨化硝酸铵的雷管感度、膨化铵油炸药的爆速、猛度和车载流动性等性能,探索了液铵膨化替代多孔粒硝酸铵制作现场混装炸药的技术可行性。

新型组合油相材料在铵油炸药生产中的应用研究

平朔矿区各种大型工程机械车辆每年会产生大量废润滑油,为解决废润滑油处理成本高、难度大的问题,设计将再生润滑油与平朔矿区自主开发的含水复合油相材料进行混合制成新型组合油相材料,以替代普通柴油制造多孔粒状铵油炸药。研究了再生润滑油质量分数对新型组合油相材料黏度、炸药爆炸性能的影响,并结合实际开发了冬、夏两季使用的油相材料。结果表明,再生润滑油质量分数为15%时的新型组合油相材料,能够替代普通柴油生产多孔粒状铵油炸药,所生产的炸药爆速达3380 m/s,且没有雷管感度,既满足了爆破质量和安全要求,又达到了降低炸药生产成本的目的。

关于多孔粒状铵油炸药性能的研究

针对柴油超声波乳化对铵油炸药的影响,通过改性乳化柴油的研究应用,提高铵油炸药的整体性能。为此,概述超声波乳化技术,分析超声波乳化的应用,讨论柴油乳化后对多孔粒状铵油炸药稳定性的影响,以期为铵油炸药的性能优化工作提供经验参考。

现场混装铵油炸药爆速与猛度测定研究

为了研究现场混装铵油炸药的爆炸性能,分别采用牛皮纸与无缝钢管进行约束装药,通过光电测试仪法和铅柱压缩法对现场混装铵油炸药进行爆速与猛度的实验测试。实验结果表明:通过加强装药的外壳进行约束,可以测得现场混装铵油炸药爆速与猛度。采用测试仪法对现场混装铵油炸药进行爆速测量方法简单,得到结果可靠。爆速与猛度的测试结果满足现场混装铵油炸药的技术要求。

复合油相替代乳胶基质生产乳化粒状铵油炸药工艺

通过选择复合油相配方,替代乳化基质用于生产乳化粒状铵油炸药,在保证产品性能、抗水性及黏性基本不变情况下,生产简单、安全、节能、成本更低,克服了乳化粒状铵油炸药柴油易渗出、产品易结块等缺陷,延长了乳化粒状铵油炸药存贮期。

真空度对液混式改性铵油炸药产品性能的影响研究

根据液混式改性铵油炸药生产线的生产工艺原理,分析影响产品性能的几种因素,重点研究在原材料、工艺条件、产品配方不变的情况下,生产系统的真空度对改性铵油炸药爆炸性能和物理性能的影响。

多孔粒状混装铵油炸药爆炸性能试验研究

炸药性能直接影响到爆破的效果,为改善爆破效果,更好地利用炸药的爆炸能,通过现场试验测试混装铵油炸药的爆速,得出现场混装铵油炸药最佳配比为柴油占5%,并在最佳配比的条件下,研究了混装铵油炸药爆速随装药直径、装药密度及混合后存放时间的变化规律。结果表明,混装铵油炸药爆速随装药直径的增加而增大,当装药直径达到一定值后,爆速趋于稳定值;混装铵油炸药爆速随装药密度的增加先增加后逐渐减小。

耐热型铵油炸药的制备及性能

为了提高铵油炸药的耐热性,提高露天煤矿火区爆破的安全性和效率,利用C80微量量热仪和自研简易恒温大药量试验研究了A、B、C 3种添加剂对铵油炸药热稳定性的影响,通过爆速测试确定了耐热型铵油炸药配方。结果表明,纯铵油炸药活化能为188.93kJ/mol,含质量分数5%添加剂A、添加剂B、添加剂C的铵油炸药活化能分别为208.76、203.54和201.14kJ/mol,3种添加剂均可提高铵油炸药的耐热性,添加剂A对热分解的抑制效果最好;纯铵油炸药爆速为3522.5m/s,含质量分数5%添加剂A、添加剂B、添加剂C的铵油炸药爆速分别为3405.0、2142.5和2415.5m/s,添加剂A对铵油炸药爆炸性能影响最小。设计的一种新型的耐热型铵油炸药配方为:多孔粒状硝酸铵与柴油的质量比为94∶6,外加质量分数为5%~8%的添加剂A。耐热型铵油炸药在200~300℃的高温环境下具有高的热稳定性,并且在高温环境中经过较长时间仍能可靠使用,爆炸威力能够满足火区爆破的需求。

用C80量热仪研究重铵油炸药的热分解特性

借助C80微量量热仪研究了多孔粒状铵油炸药、3种常用的重铵油炸药(乳化炸药/多孔粒状铵油炸药质量百分比分别为25/75、50/50、75/25)、乳化炸药的热分解特性,以升温速率0.2 K·min^(-1)时的C80热流速曲线数据为基础,求解了5种炸药试样热分解反应的反应热(ΔH)、表观活化能(E_a)、指前因子(lnA)等热力学和动力学参数。结果表明:乳化炸药的存在抑制了多孔粒状铵油炸药的热分解反应,使其开始发生热分解反应的温度被明显提高。重铵油炸药的表观活化能和放热反应开始温度均高于多孔粒状铵油炸药和乳化炸药,由此得出重铵油炸药的热稳定性高于多孔粒状铵油炸药和乳化炸药的热稳定性。

新型粉状铵油炸药实验研究

为解决当前粉状铵油炸药生产工艺复杂,爆炸能量低的难题,在105～110℃将硝酸铵与地蜡、表面活性剂、吸附剂和水混溶制成浆状混合液,并在真空度为-0.07～-0.09MPa压力下脱水干燥,研磨过筛,得到粉状铵油炸药。分析了炸药微观结构和感度,研究了装药密度对炸药爆速和水下爆炸能量的影响。结果表明,该炸药各组分混合均匀,安全性好,当炸药最佳装药密度为0.91～0.94g.cm-3时,爆速大于4000m.s-1,水下爆炸能量接近于理论计算爆热值。

改性铵油炸药连续爆速实验研究

采用连续速度探针研究改性铵油炸药在不同起爆条件下爆速和爆轰成长的连续变化。在起爆条件分别为雷管/160g起爆药柱、雷管/160g起爆药柱/有机玻璃隔板和仅采用雷管时,改性铵油炸药在稳定爆轰阶段的稳定爆速分别为4569m/s、4496m/s、4559m/s,爆轰成长距离分别为3.5、7.3和20cm,爆轰成长时间分别为0.01、0.025和0.06ms。结果表明,在相同的装药约束条件下,起爆能量越大,改性铵油炸药爆轰成长时间和爆轰成长距离越短,即越容易发展为稳定爆轰。

新型粉状铵油炸药实验研究

为解决当前粉状铵油炸药爆速略低的问题,选用C—O—H燃料作还原剂与硝酸铵水溶液、表面活性剂在减压条件下脱水干燥,研磨过筛,得到新型粉状铵油炸药,分析了表观形貌和热稳定性能,并对其机械感度进行了测试,研究了装药密度对爆速的影响,对新燃料提高粉状铵油炸药爆速的原因进行了分析。结果表明,该炸药混合均匀,热稳定性好,在密度0.86 g·cm-3时,爆速达到4400 m·s-1,远超过目前使用的粉状铵油炸药爆速,认为由于新燃料中羰基可能与硝酸铵存在氢键作用,导致爆速上升。

废食用油在混装多孔粒状铵油炸药中的应用

为了解决混装多孔粒状铵油炸药生产中可燃剂轻柴油使用量大、价格高、不可再生等问题,提出将废弃食用油脂与轻柴油制备成混合油相代替纯轻柴油用于混装铵油炸药生产。研究分析了多孔粒状硝酸铵对混合油相吸附率随废弃食用油脂占比的影响,混装铵油炸药不同配比及混合油相中废弃食用油脂不同占比下炸药爆速的变化规律。结果表明:废弃食用油脂不能完全替代轻柴油用于多孔粒状铵油炸药生产,而一定配比的混合油相用作可燃剂能够生产出爆速合格的铵油炸药,与用纯轻柴油相比较,明显降低了生产成本。

高威力乳化炸药和重铵油炸药的研制与应用

本文论述了 ＧＷＲ高威力乳化炸药和 ＪＣＨ重铵油炸药的配方确定、组分选取、制作工艺、性能测试和生产中的爆破效果。

重铵油炸药热化学参数的计算与分析

通过对多孔粒状铵油炸药、3种常用的重铵油炸药(乳胶基质与多孔粒状铵油炸药的质量比分别为2575、5050、7525)、乳化炸药运用B-W规则,确定重铵油炸药的爆炸反应方程式。用盖斯定律计算重铵油炸药的定容爆热,用加权法计算该炸药爆炸产物的摩尔定容热容。结果表明:随着乳胶基质含量的增加,重铵油炸药的爆热、爆温值均呈下降趋势;通过Origin软件对其数据进行分析,得出了乳胶基质含量对其爆热、爆温的影响近似呈线性关系以及乳胶基质含量对爆热的影响较之于对爆温的影响明显的结论。

复合添加剂对多孔粒状铵油炸药抗水性的影响

为提高多孔粒状铵油炸药的抗水性能,通过引入复合添加剂对柴油进行改性,利用界面张力仪和全自动流变仪,分析了表面活性剂对柴油-水及柴油-硝酸铵界面作用的影响和交联剂对柴油黏温特性的影响。结果表明,加入表面活性剂,柴油-水界面张力降低83.8%,柴油-硝酸铵界面张力也明显下降;加入交联剂36 h后柴油的平均黏度比普通柴油提高6.4倍;加入复合添加剂,多孔粒状铵油炸药中硝酸铵的平均溶失率从99%降低至65.3%,降低了33.7%,抗水性显著增强。通过线性回归组分配比与硝酸铵溶失率,确定硝酸铵、柴油、表面活性剂与交联剂的最佳配比为94.0∶5.0∶0.4∶0.6。复合添加剂与炸药其他组分的相容性较好,且爆炸性能优于普通多孔粒状铵油炸药。

重铵油炸药热参数的计算和热分解特性的研究

为了解重铵油炸药的热分解动力学,运用微量量热法(MC)研究了3种常用的重铵油炸药:25/75、50/50、75/25(乳化炸药/多孔粒状铵油炸药质量百分比)的热分解特性。以升温速率为0.2 K·min-1时的C80热流速曲线数据为基础,求解了3种炸药热分解反应的表观活化能(Ea)、指前因子(ln A),并运用B-W法建立3种炸药的爆炸反应方程式,计算其热化学参数。结果表明:随着乳胶基质含量的增加,重铵油炸药的爆热、爆温值均呈下降趋势,乳胶基质抑制了固态硝酸铵的晶型及固-液相转变,且重铵油炸药的热安定性高于乳化炸药的热安定性。