本发明涉及一种用于制造粉状硝铵炸药的硝酸铵,特别是一种改性轻质微孔硝酸铵及其制造方法。 粉状硝铵炸药通常使用普通密实型的粉状或粒状硝酸铵作氧化剂。由于这类硝酸铵不但物理性能较差,而且爆炸感度很低,必须用单质炸药(常用三硝基甲苯)或(和)高能金属粉(常用铝粉)敏化,从而使粉状硝铵炸药存在成本高、毒性大、易吸湿结块和贮存期短等缺点。
中国专利申请91107051.6提出了一种用轻质膨松硝酸铵制造粉状硝铵炸药的配方及工艺。由于制造出这种炸药的轻质膨松硝酸铵具有气隙率高、比表面大、自身能够敏化以及结块性小、吸湿较慢的特点,所以制得的粉状硝铵炸药可以不另加敏化剂,且产品成本较低、毒性小、爆炸性能较好,物理性能稳定。但这种硝酸铵还存在两个缺点:(1)采用单一表面活性剂处理,硝酸铵具有热粘性,因而结晶后物料在容器中不能方便地排出,难以满足工业化生产的要求;(2)由于膨松后的硝酸铵体积大,制得的炸药成品的密度偏低,影响了应有的爆炸能力。
本发明的目的是为克服上述缺点而提供一种改性轻质微孔硝酸铵及其制法。它既保留了现有技术的优点,又使改性后的轻质微孔硝酸铵初始密度高,工艺性能好,又能够满足工业化生产的要求。
根据本发明而设计的轻质微孔硝酸铵,其特征是由(质量%):99.7~99.95普通工业硝酸铵和0.05~0.3复合结晶改性剂混合组成;其中复合结晶改性剂是由(质量%):60~80烷基胺盐、15~30脂肪酸或(和)脂肪酸盐和2~10硬脆性燃料混合组成。复合结晶改性剂的典型配方是由(质量%):60~80十八烷胺或(和)十二烷胺的醋酸盐或硝酸盐、15~30硬脂酸和2~10石蜡、松香或复合蜡混合组成。
根据本发明而设计的轻质微孔硝酸铵的制造方法,其特征是:第一步,将烷基胺盐、脂肪酸或(和)脂肪酸盐和硬脆性燃料在60~100℃的温度下熔融混合均匀;第二步,将普通工业硝酸铵先溶于水中,再加入第一步制得的复合结晶改性剂,复合结晶改性剂与普通工业硝酸铵的质量比为(0.05~0.3)∶(99.7~99.95),并保持该硝酸铵水溶液的浓度为90~93(质量%)、温度为120~135℃;第三步,在负压条件下析晶,压力为-0.075~-0.095MPa,时间为5~15min,即得到水分含量≤0.3(质量%)的轻质微孔硝酸铵。
本发明地设计原理是:普通表面活性剂存在于硝酸铵溶液中会降低其表面张力。如果辅以强制的外界条件,使硝酸铵溶液呈“沸腾”状态析晶,水份迅速汽化、逸出,就会形成膨松状的轻质硝酸铵。本发明由于采用的复合结晶改性剂,它含有多种表面活性剂和有机燃料,因此会在析出的晶体颗粒表面形成多层“薄膜”,其作用是:(1)大大削弱了颗粒之间的作用力,使体系呈松脆性;(2)抑制了过分的汽化状态,颗粒中气隙和微孔增多;(3)产品的吸湿性、结块性明显改善。于是获得了外观脆性的轻质微孔硝酸铵成品。
本发明与现有技术相比,其显著特点是:(1)孔隙率低而微孔多,使改性后硝酸铵的初始密度由0.10~0.15g·cm-3增加至0.15~0.30g·cm-3;(2)脆性好,使改性处理后的硝酸铵易于破碎出料,大大提高了生产效率;(3)采用本发明的轻质微孔硝酸铵制得粉状硝铵炸药,其炸药产品的密度由0.90~0.98g·cm-3增加至0.95~1.05g·cm-3,使体积威力增加5~10%。本发明适合于工业化生产实施。
本发明的具体实施方案由附图和实施例给出。
附图是根据本发明提出的轻质微孔硝酸铵制造方法的工艺流程示意图。
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提出的轻质微孔硝酸铵所采用的各种原材料均符合化工部部颁标准或企业标准。
实施例1(以生产200kg轻质微孔硝酸铵为例):
选择制造轻质微孔硝酸铵各原料的质量比:普通工业硝酸铵99.8%,复合结晶改性剂0.2%;复合结晶改性剂的质量配比为:十八烷胺醋酸盐70%、硬脂酸25%和石蜡5%。
按照上述配比,实施步骤如下:
第一步,称取700g十八烷胺醋酸盐、250g硬脂酸和50g石蜡,在75℃的温度下溶解、混合,得到复合结晶改性剂,备用。
第二步,称取普通工业硝酸铵199.6kg和第一步制得的复合结晶改性剂0.4kg,溶解于20kg水中,升温到125℃使其全部溶解,硝酸铵水溶液的浓度为92(质量%);
第三步,将第二步制得的硝酸铵水溶液吸入结晶处理机中,在-0.085MPa的压力条件下,负压析晶9min,出料即为水分含量≤0.3(质量%)的轻质微孔硝酸铵。
产品性能:轻质微孔硝酸铵的初始密度为0.20±0.05g·cm-3,性脆、易出料,采用本发明制得的炸药的密度1.00±0.02g·cm-3,爆速3490m·s-1,威力395ml,猛度16.1mm,殉爆7cm。
与之比较,现有的轻质膨松硝酸铵的初始密度0.10±0.05g·cm-3,性热粘,不易出料;混制的炸药的密度0.92±0.02g·cm-3,爆速3475m·s-1,威力370ml,猛度15.9mm,殉爆7cm。
实施例2(以生产200kg轻质微孔硝酸铵为例):
选择各原料的质量比:普通硝酸铵99.95%,复合结晶改性剂0.05%;复合结晶改性剂的质量配比为:十二烷胺硝酸盐60%、硬脂酸锌36%和复合蜡4%。
按照上述配比,实施步骤如下:
第一步,称取600g十二烷胺硝酸盐、360g硬脂酸锌和40g复合蜡,在85℃的温度下溶融,混合,至均匀,得到复合结晶改性剂,备用。
第二步,同实施例1第二步,其中普通工业硝酸铵199.9kg,复合结晶改性剂100g。
第三步,同实施例1第三步。
产品性能:轻质微孔硝酸铵的初始密度为0.22±0.05g·cm-3,性脆、易出料,采用本发明制得的炸药的密度1.04±0.01g·cm-3,爆速3275m·s-1,威力366ml,猛度14.7mm,殉爆6cm。
与之比较,同样条件得到的轻质膨松硝酸铵的初始密度0.15±0.05g·cm-3,性热粘,不易出料;混制的炸药的密度0.96±0.02g·cm-3,爆速3195m·s-1,威力350ml,猛度13.9mm,殉爆5cm。
实施例3(以生产200kg轻质微孔硝酸铵为例)
选择轻质微孔硝酸铵的质量比:普通工业硝酸铵99.7%,复合结晶改性剂0.3%;复合结晶改性剂的质量配比为:十八烷胺醋酸盐40%、十二烷胺醋酸盐40%、硬脂酸钙18%和松香2%组成。
按照上述配比实施步骤如下:
第一步,称取400g十八烷胺醋酸盐、400g十二烷胺醋酸盐、180g硬脂酸钙、20g松香,在85℃的温度下,溶解、混合、放料、冷却,即得到复合结晶改性剂,备用。
第二步,同实施例1第二步,其中硝酸铵199.4kg,复合结晶改性剂600g;
第三步,同实施例1第三步。
产品性能:轻质微孔硝酸铵的初始密度为0.15±0.05g·cm-3,性脆、易出料;采用本发明制得的炸药的密度1.01±0.02g·cm-3,爆速3470m·s-1,威力386ml,猛度15.7mm,殉爆8cm。
与之比较,同样条件制得的轻质膨松硝酸铵的初始密度0.10±0.05g·cm-3,性热粘,不易出料;混制的炸药的密度0.95±0.02g·cm-3,爆速3400m·s-1,威力370ml,猛度15.2mm,殉爆7cm。