一种乳膨炸药及其制造方法.pdf

本发明公开了一种粉状乳膨炸药及其制造方法，该乳膨炸药由下述原料及重量百分比配制而成：氧化剂84－92，水3－12，可燃剂4－10，乳化剂0.5－1.5。其制造方法包括以下步骤：(1)将氧化剂、水在100－130℃条件下混合溶解成水相材料；(2)将可燃剂和乳化剂在90－110℃条件下混熔成油相材料；(3)将水相材料、油相材料混合，在0.5－2m/s的条件下进行低速乳化；(4)经压力式喷嘴雾化，真空干燥成粉；或泵入带有隔板的真空罐膨化后再将其送入轮碾机中碾磨成粉；或由真空箱吸入置于其内的传送带上进行膨化后经压辊粗碎后由刮板刮入料斗中，出料后经传送带送入连续球磨机中研磨成粉。本发明之乳膨炸药的爆炸性能与现有粉状乳化炸药相当，生产成本可降低10％以上，生产能耗可降低60％以上。

1、  一种乳膨炸药，其特征在于，它由氧化剂，水，可燃剂，乳化剂制成，各原料组分的重量百分配比为：氧化剂84-92，水3-12，可燃剂4-10，乳化剂0.5-1.5。

2、  根据权利要求1所述的乳膨炸药，其特征在于，所述各组分的重量百分配比为：氧化剂88-90，水4-6，可燃剂5-8，乳化剂0.6-0.8。

3、  根据权利要求1或2所述的乳膨炸药，其特征在于，所述氧化剂为硝酸铵；可燃剂为复合蜡；乳化剂是斯盘80。

4、  一种乳膨炸药的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化剂、水在100-130℃条件下混合溶解成水相材料；(2)将可燃剂和乳化剂在90-110℃条件下混熔成油相材料；(3)将水相材料、油相材料混合，在0.5-2m/s的条件下进行低速乳化，形成稀薄的油包水型乳化液，乳化温度95-130℃；(4)将第(3)步制得的稀薄油包水型乳状液经压力式喷嘴雾化，其压力式喷嘴孔径为1-3mm，操作压力为0.5-5MPa，雾化前物料温度为120-140℃，真空干燥绝压为0.003-0.03MPa。

5、  一种乳膨炸药的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化剂、水在100-130℃条件下混合溶解成水相材料；(2)将可燃剂和乳化剂在90-110℃条件下混熔成油相材料；(3)将水相材料、油相材料混合，在线速度0.5-2m/s的条件下进行低速乳化，形成稀薄的油包水型乳化液，乳化温度95-130℃；(4)将第(3)步制得的稀薄的油包水型乳化液泵入带有隔板的真空罐中，膨化后用刮板刮出，再将其送入轮碾机中进行碾磨，真空干燥绝压为0.003-0.03MPa，轮碾机砣重为200-500kg。

6、  一种乳膨炸药的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将氧化剂、水在100-130℃条件下混合溶解成水相材料；(2)将可燃剂和乳化剂在90-110℃条件下混熔成油相材料；(3)将水相材料、油相材料混合，在0.5-2m/s的条件下进行低速乳化，形成稀薄的油包水型乳化液，乳化温度95-130℃；(4)将第(3)步制得的稀薄的油包水型乳化液泵入或由真空箱吸入置于真空箱内的传送带中进行膨化，膨化后经一到两组压辊粗碎后由刮板刮入料斗中，料斗采用双料斗一开一闭的方式实现连续出料，出料后经传送带送入连续球磨机中进行研磨，研磨出料即制得无梯粉状乳膨炸药产品，此法为连续式；铺料厚一般为2-30cm，膨化时间一般为5-20min，真空干燥绝压一般为0.003-0.03MPa。

7、  根据权利要求6所述的乳膨炸药的制造方法，其特征在于，所述膨化时间为8-12min。

一种乳膨炸药及其制造方法
                         技术领域
本发明涉及一种粉状乳膨炸药及其制造方法，尤其是涉及一种无梯粉状乳膨炸药及其制造方法。
                         背景技术
粉状硝铵炸药是目前使用量较大的工业炸药品种，主要有铵梯炸药和铵油炸药两大类。一般而言，铵梯类炸药含猛炸药敏化剂梯恩梯，其爆炸性能优于铵油类炸药，但梯恩梯是有毒成分，对人体有害，而且成本高。铵油类炸药成本低，生产工艺简单，但爆炸性能差，且易渗油变质，储存性能差。上述两者均易吸湿结块，抗水性能差，且由于爆速低，不能满足硬度大的矿岩爆破工程的要求。
我国八十年代以来研究开发推广了粉状铵梯油炸药，将梯恩梯降至3-7％，爆炸性能接近2号岩石粉状铵梯炸药水平，在一定程度上提高了粉状硝铵炸药的防结块能力，降低了生产过程中梯恩梯粉尘的污染，但是没有从根本上克服已有技术的缺点。为了克服上述技术的缺点，长沙矿冶研究院提出了“高分散度粉状铵油炸药”，它采用乳化方式制备硝酸铵饱和水溶液和矿物油的水包油型乳状液，使矿物油分散在硝酸铵溶液中，然后在轮碾机中将乳状液与添加剂及木粉等混合，经干燥形成铵油炸药。该炸药优点是不含梯恩梯，提高了铵油炸药的爆炸性能，但仍存在以下问题：(1)水包油型乳状液在轮碾机中混合干燥过程中，硝酸铵开始结晶，并与油相材料和木粉等添加剂混合，该过程仍属于机械混合，只能在一定程度上改善现有技术的油膜在硝酸铵表面的包覆状况，并不能彻底解决炸药的防潮防结块问题和明显提高抗水性能力；由于晶粒的成长过程得不到有效控制，其分散均匀性仍然较差，它直接影响铵油炸药的爆炸性能；(2)在制备硝酸铵饱和溶液时含水量达3％-10％，而最终产品的含水量要求小于0.3％，水份蒸发要耗费大量的热能，因此工艺设计不合理，其生产周期长。
为了克服上述所有技术的缺点，十余年来，围绕无梯粉状炸药及其连续生产工艺，相继出现了膨化硝铵炸药、改性硝铵炸药、粉状乳化炸药等新品种。这些新品种皆以表面物理化学为理论基础，通过：(1)降低粒子细度；(2)改善硝铵表面性质；(3)提高硝铵可燃剂间的接触均匀度，进而改善爆轰反应完全程度，提高能量利用率，提高炸药爆炸性能、储存性能和使用性能。
中国发明专利申请CN1067043A公开了一种膨化硝铵炸药。它是借助真空干燥技术和表面活性剂对硝酸铵敏化造膜预处理，再与可燃剂、木粉，或(和)消焰剂混合所得的一种工业炸药。该炸药的关键是硝酸铵敏化预处理，即所谓的硝酸铵“膨化”，膨化的结果，一是敏化，即促成硝酸铵颗粒内部形成大量的孔、洞、隙，同时造成硝酸铵颗粒形状歧化及颗粒表面糙化，从而改善硝酸铵的爆炸性能；二是造膜，既在硝酸铵的颗粒表面制造功能性的“憎水膜”结构，改善硝酸铵颗粒表面的化学物理特性，以获得较好的“吸油憎水”的效果，增强产品的不结块性和炸药的储存稳定性，但该技术由于该种工艺制得的产品粒度较大，氧化剂、可燃剂混合均匀度不高，因而不能完全取代铵梯炸药。
长沙矿冶研究院开发的WT改性硝铵炸药，采用机械力二次破碎的方法改善细度。为防止一次破碎后的硝酸铵再聚集，二次破碎前，硝酸铵经表面活性剂进行预处理，与膨化硝铵炸药相似。但经上述处理后的产品粒度仍然偏大，因此其爆炸性能仍然欠佳。
中国专利CN1027637C公开了一种粉状乳化炸药及其制造方法，该技术不但保持了高分散度铵油炸药的优点，而且保留了乳化炸药粒子小，硝酸铵、可燃剂的接触均匀度较佳的优点，因而爆炸性能明显提高，产品爆炸反应完全，表现出炸药起爆、传爆性好，爆炸性能指标较高等优良特性，且抗水储存性能好。但该技术采用高速乳化混合，因此炸药浓稠干结，必须采用气流式喷雾成粉的制造方法。由于采用气流式喷雾成粉干燥，设备庞大，能耗很高，装机容量高，因而造成生产成本偏高。
                            发明内容
本发明的目的在于克服上述所有已有技术的缺点，提供一种爆炸性能与现有粉状乳化炸药相当，生产成本低，生产能耗明显降低，生产安全性好的无梯粉状乳膨炸药及其制造方法。
本发明之无梯粉状乳膨炸药由以下原料制成：氧化剂，水，可燃剂，乳化剂；氧化剂可以是硝酸铵、氯化铵或氯化钾；可燃剂可以为复合蜡等；乳化剂可以是斯盘80等；各组分的重量百分配比为：氧化剂84-92，水3-12，可燃剂4-10，乳化剂0.5-1.5(优选的配比为：氧化剂88-90，水4-6，可燃剂6-8，乳化剂0.6-0.8)。
本发明之无梯粉状乳膨炸药的制造方法包括以下步骤：(1)将氧化剂(硝酸铵、氯化铵或氯化钾等)、水在100-130℃条件下混合溶解成水相材料；(2)将复合蜡和乳化剂在90-110℃条件下混熔成油相材料；(3)将水相材料、油相材料混合，在0.5-2m/s的条件下进行低速乳化，形成稀薄的油包水型乳化液，乳化温度95-130℃；(4)有三种方法，第一种是将第(3)步制得的稀薄油包水型乳状液经压力式喷嘴雾化，真空干燥成粉，直接制得无梯粉状乳膨炸药产品；其压力式喷嘴孔径宜为1-3mm，操作压力宜为0.5-5MPa，雾化前物料温度宜为120-140℃，真空干燥绝压宜为0.003-0.03MPa；第二种是将第(3)步制得的稀薄的油包水型乳化液泵入带有隔板的真空罐中，膨化后用刮板刮出，再将其送入轮碾机中进行碾磨，即制得无梯粉状炸药产品，此法为间断式；真空干燥绝压一般为0.003-0.03MPa，轮碾机砣重一般为200-500kg；第三种是将第(3)步制得的稀薄的油包水型乳化液泵入或由真空箱吸入置于真空箱内的传送带中进行膨化，膨化后经一到两组压辊粗碎后由刮板刮入料斗中，料斗采用双料斗一开一闭的方式实现连续出料，出料后经传送带送入连续球磨机中进行研磨，研磨出料即制得无梯粉状乳膨炸药产品，此法为连续式；铺料厚一般为2-30cm，膨化时间一般为5-20min(优选的膨化时间8-12min)，真空干燥绝压一般为0.003-0.03MPa。
要提高粉状乳膨炸药的爆炸性能，氧化剂与可燃剂必须充分接触；要提高粉状硝铵炸药的抗水性和储存性能，在易吸湿的硝酸铵表面必须有一层憎水性的物质存在，在油包水型的乳胶体系中，水相材料可以分散成大量小液滴被连续相的油相材料所包覆，并与油相材料充分接触。本发明使用了乳化技术，使组成氧化剂的水相与组成可燃剂的油相形成均匀的油包水型稀薄乳胶体(液)，由于这种油包水型乳胶体很稀薄，有利于压力式喷雾成粉和真空膨化.由于采用真空干燥，炸药中的水份被蒸发后形成大量的纳米级的微孔，并被膨化，使炸药敏感度明显提高。本发明采用“低速乳化一减压喷雾干燥成粉工艺”和“低速乳化——膨化——碾磨成粉工艺”，所制粉料维持W/O或O/W/O乳胶体结构，粒子粒径为1μm～50μm。
本发明之乳膨炸药在制造过程中加入了3-12％的水，在乳化条件下，氧化剂与可燃剂接触面积增大，有利于爆轰波地激发与传递。
本发明之乳膨炸药的爆炸性能与现有粉状乳化炸药相当，生产成本可降低10％以上，生产能耗可降低50％以上。
                         具体实施方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
称取硝酸铵89.4Kg，水5Kg，复合蜡5Kg，乳化剂斯盘80 0.6Kg。
(1)将硝酸铵、水在100℃温度下制成水相混合物；(2)在相同温度下将乳化剂与复合蜡制成油相混合物；(3)在上述温度条件下，将水相物料加入油相物料中进行低速乳化，乳化时搅拌器线速度1.1±0.1m/s，乳化成稀薄的油包水型乳化液，(4)用高压泵压力3MPa将稀薄的乳化液通过压力式喷嘴进行雾化成粉，其喷嘴直径1.3mm，一个喷嘴的流量为80L/h，其真空干燥绝压为0.015MPa，在此真空条件下进行真空干燥去除其中的水份，形成膨化的具有微小孔的松散粉状产品。产品性能经爆炸性能检测：作功能力360ml，猛度15mm，殉爆7cm，爆速4100m/s，储存保质期8个月。
实施例2
称取硝酸铵86Kg，水6Kg，复合蜡7Kg，乳化剂斯盘80 1.0Kg。
(1)将硝酸铵、水在120℃温度下制成水相混合物；(2)在110℃温度下将乳化剂与复合蜡制成油相混合物；(3)在120℃温度条件下，将水相物料加入油相物料中进行低速乳化，乳化时搅拌器线速度1.5±0.1m/s，乳化成稀薄的油包水型乳化液；(4)用螺杆泵将稀薄的乳化液泵入或由真空泵吸入带有隔板的真空罐中进行膨化，其真空干燥绝压为0.01MP，胶体铺层厚度约3cm，膨化时间10分钟，达常压后，利用真空罐内的刮板将膨化好的物料刮出，然后送入轮碾机中碾磨，碾磨机砣重450kg，机内温度100℃，碾磨10分钟后出料，成品为膨化后，即得具有微小孔的松散粉状产品。产品性能经爆炸性能检测：作功能力330ml，猛度15mm，殉爆5-7cm，爆速4000m/s，储存保质期8个月。
实施例3
称取硝酸铵91Kg，水4Kg，复合蜡4.5Kg，乳化剂斯盘80 0.5Kg。
(1)将硝酸铵、水在130℃温度下制成水相混合物；(2)在90℃温度下将乳化剂与复合蜡制成油相混合物；(3)在130℃温度条件下，将水相物料加入油相物料中进行低速乳化，乳化时搅拌器线速度1.0±0.1m/s，乳化成稀薄的油包水型乳化液；(4)用螺杆泵将稀薄的乳化液泵入内置于真空箱内的传送带中进行膨化，其真空干燥绝压为0.02MP，传送带宽1m，长5m，带速48m/h，传送带末端设有两组平行压辊进行粗碎，碎后由刮板刮入料斗中，然后经传送带送入连续球磨机中进行研磨，成品为膨化后具有微小孔的松散粉状产品。产品性能经爆炸性能检测：作功能力350ml，猛度15mm，殉爆7cm，爆速4200m/s，储存保质期8个月。