不易燃的油包水型乳化炸药组合物 本发明涉及在Ⅲ度充气的地下煤矿中可用作P-5允许的炸药的油包水型乳化炸药组合物。
更特别地，本发明涉及不易燃的、油包水型乳化炸药组合物及制备该组合物的方法。
P-5型炸药通常用于高度充气的地下煤矿。这些炸药也经特别证实应用于Ⅰ度和Ⅱ度矿井中的固体爆破。目前使用NG型炸药。然而，这些常规炸药具有一些固有的缺点。这些缺点包括使用NG炸药的生理影响以及爆炸后高的有毒烟气和爆燃特征。
在克服上面提及的一些缺点的尝试中，使用水凝胶炸药取得了有限的成果。水凝胶炸药显示出降低了的爆炸后的有毒烟气和低的爆燃倾向。然而，该水凝胶的性能通常是不可靠的。
P-5乳化炸药有望克服这些问题，同时提供很低的爆炸后有毒烟气的优点。它们也是不爆燃的。
P-5炸药的设计其本身是一种技巧，因为法规批准和性能的有关要求是冲突的。为了能通过严格的坑道实验，必须使用大量的惰性物质掺杂炸药。然而，用惰性物质掺杂炸药往往对炸药的敏感度以及其性能产生不利影响。因此，在进行此类试验时必须达到最佳地平衡。
可用于P1和P3条件、例如Ⅰ度和Ⅱ度充气矿井的油包水型乳化炸药公开于现有技术中。这些炸药需要冷却剂，因为释放的热的爆炸性气体势必会点燃地下矿井中的甲烷/空气的气体混合物。此类冷却剂通常是水和盐。US P 5017251说明了盐在P1型炸药中的应用。
类似现有技术文献也报导了很高的掺杂盐和使用高负载的玻璃微球(glass microballons,GMBs)以达到期望的敏感度(专利号：ZA 043516,US 6017261M,AU 0067072M,AU 8656181,US 4976793M,CN1031363)。使用如此高负载的GMB是经济上不可行的建议。
因此，本发明的基本目的是提供克服现有技术组合物的缺点和不足的P-5乳化炸药。
本发明更明确的目的是提供商业上可行的化学充气的(chemicallygassed)爆炸性P-5乳化型组合物。
本发明进一步的目的是提供P-5组合物，其中除了利用水和碱金属盐作为冷却剂，明确确立了对火焰淬灭剂的需要。
本发明的另一个目的是提供P-5乳化炸药组合物，当使用经批准用于地下煤矿的可商购的雷管时，该组合物在32mm的直径内对引爆是敏感的。
所以，本发明提供了不易燃的、油包水型乳化炸药组合物，它包括50-80％(重量)的例如在此描述的无机氧化剂盐的水溶液，3-60％(重量)的燃料相和5-50％(重量)的一个或多个例如在此描述的该类固体掺杂剂。
无机氧化剂盐(其在水溶液中构成本发明的P-5乳化炸药组合物的非连续相)选自硝酸铵、碱金属硝酸盐如硝酸钠或硝酸钾。而且，可包括化学增感剂如钠、钾或铵的高氯酸盐，优选者为高氯酸钠。
该组合物也包括火焰淬灭剂。该火焰淬灭剂选自优选的磷酸盐，如单、二钠盐、铵盐以及六偏磷酸盐，最优选者为铵盐。本发明的火焰淬灭剂既可用于P-5乳液配方的氧化剂溶液相中，也可作为固体掺杂剂的成分之一，或两者皆可。
该无机氧化剂盐的水溶液中的含水率优选为基于炸药组合物总重量的5-16％(重量)。
燃料相包括直链和支链的蜡状物质(通常所指为微晶蜡和石蜡)的混合物，乳化剂和包括石蜡油独自或与商业中已知为LSHS的低硫含量的原油的残渣配合的燃料。已知此燃料当遭受压力时使双层更柔韧，因此有助于降低掺杂乳液的剪切敏感度。
由于大量的掺杂剂，在本发明的组合物中使用的乳化剂特别赋予组合物高度的稳定性。根据其它原料的以预定摩尔比例使用的乳化剂包括特别优选的基于马来化聚异丁烯表面活性剂和链烷醇胺的缩合物，且以代号E-475/E-476生产。其用量范围为0.5-3.0％，优选范围为1.0-3.0％。
其它乳化剂包括由长链脂肪族羧酸与分子量为400-3000之间的聚乙二醇缩合制备的聚合物，山梨醇与长链脂肪酸的酯，如脱水山梨醇单油酸酯(SMO)、脱水山梨醇三油酸酯(STO)或脱水山梨醇倍半油酸酯(SSO)，磷脂，如大豆卵磷脂(SL)或其噁唑啉或咪唑啉衍生物，羊毛脂，一种从羊毛脂肪中获得的甾族产物或磷酸酯和其它以不同商标可购得的与石蜡族燃料相容的表面活性剂。
本发明改进的乳化炸药组合物除了上面所指的独特的高度支化的链烷烃燃料外，可包括一个或多个其它常规含碳燃料的组合，这依赖于最终乳化组合物所要求的稠度。作为实施例，这些附加的含碳燃料包括微晶蜡、疏松石蜡、石蜡、褐煤蜡、鲸蜡(whale wax)、蜂蜡、土壤蜡(agro wax)、地蜡、柴油、石蜡油、妥尔油和含有链烷烃、芳烃、烯烃或硝基碳(nitrocarbons)的其它碳氢燃料。
在本发明的P-5乳化组合物中使用的火焰淬灭剂选自磷酸的二代盐，如钠盐、铵盐和钾盐，优选铵盐和/或六偏磷酸盐。这些盐既可混入水溶液中也可以以固体掺杂剂加入或以两种方式的组合加入。用量范围为0.1-10.0％，优选范围为0.5-8.0％，最优选范围为1.0-6.0％。
除了本发明的火焰淬灭剂盐，当按IS:6609(第Ⅱ部分/第2节)-1974进行坑道实验时以固体掺杂剂加入以赋予该油包水型乳化炸药不易燃性的其它火焰淬灭剂包括碱金属盐，优选钠或钾的氯化物。用量范围为5-50％，优选范围为10-35％。此外，如上面详细说明的火焰淬灭剂盐也可包括作为固体掺杂剂。
本发明也提供了生产不易燃的油包水型乳化炸药组合物的方法，该方法包括以任一已知方法形成一个或多个如在此所描述的无机氧化剂盐的水溶液，以任一已知方法将所述水溶液与至少一种燃料的掺混物相混合，在所述混合物中加入一种或多种如在此所描述的该类固体掺杂剂，并用任一已知方法乳化所述混合物以获得所述乳化炸药组合物，在该组合物中，所述无机氧化剂盐的水溶液构成50-80％(重量)，所述燃料相构成3-60％(重量)，所述固体掺杂剂构成5-50％(重量)。
优选地，在加入乳化装置中进行乳化之前，氧化剂盐的水溶液维持在60℃-100℃的温度而燃料-乳化剂混合物保持70℃-90℃的温度。乳化装置既可是固定的静态混合器也可是旋转乳化设备。
在与所述混合物掺混和乳化该混合物之前，将火焰淬灭剂加入所述无机氧化剂盐的水溶液中。
根据本发明的进一步的特征，乳化以后在该乳液中加入如在此描述的化学充气剂(gassing agent)以控制其密度。更优选通过剪切作用在所述乳液中加入充气剂以使其在其中彻底分散并促进充气剂与存在于微滴中的氧化剂盐之间的相互作用。
如果需要，所得的乳液可进一步用任一已知的方法纯化。依赖于产品的目的和最终用途，该乳液可以冷却到低于生产温度的所希望的温度。
最后，该乳化炸药以所希望直径的适当包装被制成弹药筒。
必须记住所描述的实施方案仅是对本发明的说明，本发明并不限于此处提及的特定实施例。
现在将通过非限制的说明性实施例描述本发明。
实施例1
成分 重量百分数
硝酸铵 45.4
硝酸钠 7.7
高氯酸钠(100％) 5.6
水 7.7
PIBSA表面活性剂 2.1
脱水山梨醇单油酸酯 0.14
石蜡油 2.24
胶乳 0.07
亚硝酸钠 0.10
氯化钠 30.00
实施例2
硝酸铵 42.6
硝酸钠 7.0
高氯酸钠(100％) 5.6
磷酸氢二铵 2.8
水 7.7
PIBSA表面活性剂 2.1
脱水山梨醇单油酸酯 0.14
石蜡油 1.89
胶乳 0.07
亚硝酸钠 0.10
氯化钠 30.00
按IS:6609(第Ⅱ部分/第2节)-1974以适用于P5组允许的炸药的方法进行易燃性实验，结果如下：
弹丸 允许的 实施例1 实施例2
数目 爆燃1)极限条件下对甲烷/空气20丸，0 2 0逆向引爆 565g2)甲烷/空气中直接引爆 5丸， 0 未做 0
1030g3)煤尘中逆向引爆 5丸， 0 未做 0
565g
上面的实施例清楚地表明了磷酸盐在赋予配方不易燃特性中的作用。