本发明所提供的低密度粒状乳化炸药，是一种低爆轰压的炸药新品种，特别适用于为降低炮孔爆压，提高围岩稳定性而减少炮孔装药量的光面爆破，预裂爆破和其它控制爆破工程。 光面爆破和预裂爆破是国内外近二十多年来在铁道、公路、水电、矿山等部门开挖隧道，井巷建设等工程中广泛推行的爆破新技术。光爆的周边爆破孔，要根据岩石的性质，选用适宜的炸药品种，装填合理的药量和装药结构，使炸药爆破释放的能量和岩石按预计破碎需要的能量相匹配，才能够获得良好的爆破效果。
本世纪七十年代，我国有些光爆工程，曾使用过直径为17～20毫米，密度为0.85～1.10（克/厘米3）的粉状岩石铵梯炸药，其线装药量为190～350（克/米）爆速为1830～3340（米/秒），为了减轻对围岩过度的破坏，对这种炸药的密度仍嫌太高，另外在中深孔中还必需用导爆索连结引爆以免发生“管道效应”，（又称“内沟槽效应”）而熄爆。
日本试验的一种低爆速炸药LDP，其密度为0.95（克/厘米3）药卷直径30毫米，在约束条件下，爆速为1470（米/秒），这种炸药爆破震动在岩体中产生最大位移位速度，仅相当于新桐狄那迈特炸药（含硝化甘油）的三分之一。
瑞典的光爆，多年使用的古力特（Gurit）光爆专用炸药（含硝化甘油50%）其密度为1.2（克/厘米3），在约速条件下爆速为4000（米/秒），粉状药卷直径有17和11毫米两种，这种光爆炸药的线装药量就可以减少到200和100（克/米）。瑞典地光爆经验指出：爆炸点的临界质点震动速度在400毫米/秒以下为软弱岩石（700～800毫米/秒为中等硬度，1000毫米/秒以上为坚硬岩石）。如果采用直径为11毫米的古力特炸药，对软岩周边炮孔的光爆，线装药量降到100（克/米），可使围岩受到的爆破震动破坏最小。
加拿大工业有限公司和美国思森比克福公司分别生产每米装药为85克和80克的导爆索，同样也是用于减少线装药量的光爆炸药品种。
同外使用的光爆炸药，含有较多的猛炸药组份，炸药的成本是比较高的。
光爆的实践已明确指出：适应于光爆的炸药，应该是低密度、低爆速、高爆能和传爆性良好的炸药，周边孔的装药结构以采用径向连续装药为最好。显然，光爆的关键（特别是软岩光爆）是要降低炮孔的线装药量，以控制爆破的能量。
国内引进美国杜邦公司的水胶炸药，其中SYZ-2（T90）品种，其密度为0.87（克/厘米3），爆速为4000（米/秒），最小的药卷为25毫米，可用于光爆，但其线装量仍在400（克/米）以上。
国内研制的乳化油炸药EL-102配方，可用于光爆，其密度为1.05～1.30（克/厘米3），爆速为3500（米/秒）药卷直径20毫米时，线装药量仍不小于330（克/米）。由此可见，国内外现有的炸药密度较大，装药直径仍嫌过大，达不到在炮孔中降低连续装药量的目的。
为适应我国的情况，使光爆效果能有所突破，应该采取新的技术途径来制造光爆专用炸药，就是研究低密度炸药和乳化油炸药相结合的可行性问题。
低密度炸药是近十年来国外报导的一种新型混合炸药。这种炸药是采用低密度材料或泡沫材料与太安、黑索金或梯恩梯、硝酸铵等炸药混合制成，亦可用泡沫的聚合物加猛炸药，经过发泡来制成闭合气泡或开孔气泡的低密度炸药，制造方法有混合法、浸渍法、热膨胀法、浸溶法、蒸发法等。但一般制造方法较复杂，还有临界直径大和难以起爆的缺点。
乳化炸药是本世纪七十年代，首先从美国发展起来的一种新型含水炸药。这种炸药主要由氧化剂硝酸铵、硝酸钠等水溶液作为分散的内相，燃料油与乳化剂借助于乳化技术作为连续外相，构成一种油包水型乳状膏体，再混入气泡或气泡载体（如玻璃空心微球、膨胀珍珠岩等）后，就成为具有雷管能起爆的乳化炸药。
一般乳化炸药中的含水量为8～16%，炸药的密度在1.05～1.30%（克/厘米3）范围。岩石型乳化炸药爆速约为4500～5500（米/秒），而且猛度高，抗水性强，之所以具有如此良好地爆炸性能，可以认为是由于硝酸铵等氧化剂水溶液为均匀分散成极细（小于2微米）粒子的内相，被极薄的可燃油连续外相紧密包覆，这就给混合炸药造成良好的爆炸氧化还原反应条件，因此，在炸药组份中，即使含有水份、也能获得较高的爆炸反应速度，这一特性是铵梯和铵油等粉状混合炸药无法相比的。
经过研究试验，发现综合低密度炸药和乳化炸药制造工艺的特点，取其所长而避其短，以低密度泡沫等材料混合乳化油炸药，构成一种低密度粒状乳化炸药：因其具有密度低，爆速低，直径小、传爆性好的优点，从而可以在较大范围内调整炮孔的线装药量，满足软岩光爆和其它控制爆破工程的需要。
本发明的低密度粒状乳化炸药的配方包括：一般常用的氧化剂、可燃剂，水和密度调节剂、以及外加少量的敏化剂。
氧化剂：主要是硝酸铵和硝酸钠，也包括少量的其它的无机硝酸盐和高氯酸盐，用量约占炸药总量的72～84%。
可燃剂：这是与水不相溶的而能乳化的碳氢化合物，如矿物油，各种蜡状燃料，以机油和微晶蜡的混合物为最佳，用量约占炸药总量3～4%为宜。
乳化剂：以非离子型乳化剂为主，以及负离子型乳化剂为辅，组成复合乳化剂，用量约占炸药总量的1～2%。
敏化剂：常用的各种单质炸药均可作为本炸药的敏化剂，如梯恩梯、黑索金、太安等，用量约为炸药总量的3～5%。
密度调节剂：可采用各种开口或闭口的多孔性低密度材料，如聚氨酯及聚苯乙烯泡沫等，用量约占炸药总量的13～15%为宜。
其它添加剂：主要为亲水能力强的表面活性剂。
各类成份的总和为100%。
本发明的制造方法为：将占炸药组成72～84%的氧化剂盐类加入占炸药组成8～12%的水，加热在90℃以上溶化，配成氧化剂水溶液;另外将占炸药组成3～4%的可燃剂、1～2%的乳化剂、0.5～1%的添加剂混合加热到80℃左右，配成油相;在快速搅拌的条件下，将氧化剂水溶液连续加到油相内，经过一定时间（由配料量确定）就成为糊状的膏体乳化基质。
按上配制密度大小，秤取一定量的低密度材料和乳化基质充分捏合，就制成FE低空度乳化炸药。这是本发明的炸药基础，根据制造工艺和爆破现场的要求，研制成三个品种的系列产品。主要制造工艺为：
1.将上述配制成低密度乳化炸药经过50～60℃热风干燥，蒸发除去炸药所含的水份，使水份在0.3%以下，就制成本项主要发明的FEG型低密度粒状乳化炸药，其起爆性又分为雷管直接起爆及加传爆药起爆两类。采用硬质塑料管装成炸药卷使用，或者散装炸药供爆破现场直接装填炮孔使用。
2.适应铵锑粉状炸药制造厂原有的工艺条件，将经过干燥和粉碎后的氧化剂盐类直接加入不含水份的乳化油料、低密度材料，经充分捏和混均，即制成FEP低密度粒状的乳化炸药。除药粉的流散性比上述炸药稍差外，其它爆炸性能没有什么差别，这种品种同样分为雷管直接起爆及加传爆药起爆两类。炸药装填使用同上述。
3.适用于在爆破现场，有条件进行混合加工的品种，方法是将上述乳化炸好的乳化炸药基质贮存在聚乙烯薄膜袋内，使用按照需要的密度秤取一定量的乳化基质和低密度材料。充分揉搓混合，使膏质均匀粘附在低密度材料上，装入爆破炸药专用塑料管内即可使用。由于炸药的粘性，装填药管较为不便。
低密度粒状乳化炸药在研制过程中其技术关键如下：
1.本发明所提供的低密度粒状乳化炸药的配方，所采用的密度调节剂，最好是市场出售的聚氨酯和聚苯乙烯泡沫塑料;配方中所采用的爆炸组份最好是以硝酸铵和硝酸钠为主要氧化剂的油包水型乳化炸药基质，这种炸药基质又分为含有敏化剂和不含敏化剂两个类型。
乳化炸药基质的制造方法基本和国内外制造岩石型乳化炸药相同。一般制造过程是：先将硝酸铵等无构氧化剂盐与水按比例加到溶化罐内，加热到90℃以上，使之完全溶解，燃料油乳化剂和少量添加剂按配比加到乳化罐内并加热到80℃左右，在快速搅拌中将氧化盐水溶液徐徐连续加到乳化罐内，这两种混合液通过搅拌的高速剪切作用，经过一定时间，就形成油包水型（W/O）乳化炸药基质-微透明膏状物，经过降温到50～60℃，加入密度调节剂组分，充分搅拌混合均匀，就制成了低密度乳化炸药。
聚氨酯泡沫塑料是开孔型的具有弹性柔软物质，可以剪切成碎块，也可切成方型长条使用。我们首先采用聚氨酯泡沫，进行试验，按需要的密度、秤取泡沫塑料和乳化炸药基质，充分揉搓挤压混合，使乳化炸药基质均匀粘敷在泡沫纤维上，即制成了低密度乳化炸药。用雷管引爆的试验结果由表1所示。
表1聚氨酯泡沫乳化炸药爆炸实验
从表1所示结果看出，炸药卷截面积要大于5厘米2，同时炸药密度在0.4（克/厘米3）以上，才能够用雷管引爆，另外试验发现炸药存放一个月以后，雷管就不能引爆。
2.聚苯乙烯泡沫塑料是闭孔型固体状物，广泛用作仪器、设备等物体的包装衬垫，将这种衬垫包装使用过的废物回收，粉碎加工成粉粒状的泡沫粉，按需要的密度，秤取一定量的泡沫粉和乳化炸药基质，拌和均匀，使炸药基质粘敷在泡沫粉上，同样制成了低密度乳化炸药，用雷管引爆的试验结果见表2所示。
表2聚苯乙烯泡沫乳化炸药爆炸实验
从表2所示结果看出，炸药密度在0.5（克/厘米3）以上，药卷直径不小于30毫米，用雷管可以引爆。但是，贮存两个月后就不爆，炸药基质有破乳现象。
3.将聚氨酯泡沫乳化炸药作贮存试验，药卷尺寸为3×3×20厘米，密度为0.4（克/厘米3）装填成塑料薄膜药卷，存放7天后，能够用一支8＃雷管引爆;存放32天后，就不能引爆;存放到164天后，药卷全长70厘米，装入直径为40毫米的石灰岩炮孔中，用一发8＃雷管，外加10克粉状黑索金作传爆药，发现能够完全爆轰，岩石被炸开，未见有不爆的残药。从这一爆破现象理解到，由于低密度泡沫乳化炸药本身具有的爆炸能量较低，当贮存后爆轰感度降低到一定程度时，就无法用雷管直接引爆，但是在加强对药卷的约束和增大起爆力的条件下，就能够引爆，并完全传爆。这一实验结果，同样证实了炸药爆轰理论上为学术界所公认的“低速爆轰是依赖于爆炸条件和起爆方式的学术问题
为了进一步证实对低密度泡沫乳化炸药的引爆条件，将密度为0.4（克/厘米3）的聚氨酯泡沫乳化炸药，每个药卷尺寸为3×3×200厘米3，装入内径为50毫米，长2米的普通钢管内，加强了药卷的约束，用一发8＃雷管引爆，钢管被炸碎，破片飞出一百多米远。将同样的炸药，尺寸为3.0×3.2厘米，长2.8米的薄膜包装药卷，其密度为0.41（克/厘米3），存放13天后装入直径40毫米，深3米的石灰岩炮孔中，用1发8＃雷管，外加10克粉状黑索金引爆，岩石的抵抗线为0.7米，爆破结果，岩壁炸开，炸药完全传爆到底，留下半孔痕迹，壁面平整;同时还观察到半孔壁上炸出一些细小裂纹，说明爆炸威力不低，应用于中硬度岩石的光爆也是适宜的，当然，炮孔的线装药量已增大到394（克/米），也是一项重要因素。
4.减小药卷截面积和引爆力的试验。将聚氨酯泡沫乳化炸药药卷的截面积减小到2×2.4厘米2，用薄膜包装，炸药密度为0.44（克/厘米3），总长5米的药卷，装入5.7米深的石灰岩的炮孔（φ40毫米）中爆破时，用一发8＃雷外加10克梯恩梯引爆，实现未能全部传爆、拒爆的药卷长2.1米传爆2.9米。分析在深孔中发生不全爆的原因是，由于炸药截面积较小，用塑料薄膜包装，装药的不偶合系数（炮孔直径/药卷直径）增大，爆炸过程中，炮孔径向间隙中超前的空气冲击波的压力，瞬间压缩了炸药卷，炸药的感度降低，从而发生了熄爆，这就是在深孔中不能完全传爆的现象“管道效应”。
5.为验证“管道效应”的拒爆条件，在地面上试验。将经过贮存150天后的聚氨酯泡沫乳化炸药，炸药密度为0.41（克/厘米3）截面积为3.0×3.2厘米2的薄膜包装，药卷长1.38米，将药卷装入硬质的塑料管（直径2寸）内，用一发8＃雷外加10克黑索金引爆，结果只有90厘米的药卷传爆，拒爆的药卷长48厘米，这一试验结果，与上述第3、4项试验结果相比较，按照试验的条件可以看出：塑料管耐压强度低，约束条件不如钢管，传爆长度就小;装药不偶合系数大，传爆长度降低。
为了解决在深孔中的传爆问题，我们将低密度聚氨酸泡沫乳化炸药（碎块状）装入内径25毫米的硬质塑料管内，长度为4.5米，炸药密度为0.4（克/厘米3）。药管放入深4.8米的石灰岩炮孔（φ40毫米）中，用1发8＃雷管外加4克黑索金引爆，爆破结果，岩壁被炸开成大块，炸药完全传爆，留下半孔痕迹，壁面平整。
以上试验结果得出结论：低密度泡沫乳化炸药。
在适当增强对炸药卷的约束，装入硬质塑料管内（同时又便于装填炮孔），并加强起爆力的条件下，才能够在深孔中良好传爆，这是本发明的第一个特点。
6.低密度泡沫乳化炸药具有一定的粘性，装填药卷操作困难，我们又进一步采用聚苯乙烯泡沫粉作试验。首先分析油包水型乳化炸药中含水量的优点和缺点。水可以使氧化剂盐类溶解，均匀分散成极细的水滴内相，并且为连续外相的可燃剂乳化油类包覆而紧密接触，从而有利于爆轰反应的传播，这是水的优点;另外含有水份的炸药爆轰感度低，同时，在爆轰过程中由于水要吸热蒸发而降低爆炸能量，这又是水在炸药中的缺点。我们研究认为：如果借助于水溶解氧化剂盐类和乳化油的乳化分散技术，使之能够混和泡沫粉紧密地粘结在一起，然后，采用干燥的方法将水份蒸发而排除，这样既保留了水的有利作用，又排除了水降低爆炸能量的不利因素，如此加工就制成一种具有敏化气泡、颗粒状的、低密度干基乳化炸药（简称“低密度粒状乳化炸药”）。我们发现这种炸药不仅爆炸性能好、贮存质量稳定，还具有流散性好，易于装填，能够使用机械化喷射法装填炮孔的优点，可以说，这是本项发明的第二个特点。
将这种炸药装入用纸卷成直径为28毫米的厚药筒（0.5～1.0毫米厚）中，炸药密度为0.35（克/厘米3），长107厘米，用1发8＃雷管引爆，炸药不爆，如果改用1发雷管外加4克黑索金，就可使药卷全部爆轰。这和前述表1表2的结果比较，爆轰感度有所降低，分析其原因，可能是由于泡沫上粘敷的乳化炸药经过干燥，氧化剂盐类失去水份而结晶析出，粒度增大，并破坏了外相的连续性，使爆轰反应速度受到一定的影响，炸药的爆轰感度有所降低。
我们又将这种低密度粒状干基乳化炸药，装入内径为25毫米的硬质塑料管内，装药密度为0.36（克/厘米3），药管长2.5米，放入直径40毫米，深2.63米的石灰岩炮孔中，用1发8＃雷管外加4克黑索金引爆，传爆完全，岩石炸碎，留下半孔壁面。
又进行一次同样的爆破条件。炸药密度为0.35（克/厘米3），分别装入两个炮孔，药管各长4.5米，炮孔深4.8米，两孔间距为0.94米，抵抗线0.8～0.9米，引爆后，岩壁炸开，炸药全爆，留下半孔痕迹，壁面平整。由此证明，低密度粒状乳化炸药爆炸性能是良好的，爆破的条件是可靠的。
7.我们将在塑料薄膜袋中贮存经过夏季共八个月的低密度粒状乳化炸药，放置显微镜下放大16倍观察，炸药颗粒外观未发生变化，呈现出紧密均匀被覆乳化炸药的颗粒状，分辨不出氧化剂盐类的结晶。将这种药粒装入内径25毫米，以及20毫米的硬质塑料管内，管长1米，炸药密度为0.35～0.45（克/厘米3），用1发8＃雷管外加4克黑索金引爆，药管全爆。如果装药密度降低到0.23（克/厘米3），同样爆炸条件，就不爆。
又将这种粒状炸药，在极潮湿的条件下，裸露存放40小时，炸药含水份增大到5.5%，装入内径20毫米的硬质塑料管内管长1米，密度0.47（克/厘米3）。同上述引爆条件，药管全爆。上述试验充分证明了低密度粒状乳化炸药，贮存八个月质量稳定，炸药受潮到一定程度仍能引爆。
8.考虑到本发明提供的炸药配方，能够在铵梯炸药厂推广投产，不再进行最后的干燥工序，直接采用经过干燥和细粉碎的硝酸铵等无机氧化剂盐类，取消用水溶解工序，按配比称量加入乳化剂和燃料油类，充分均匀混合成粉粒状的低密度乳化干基炸药。这种炸药的流散性比粒状乳化炸药稍差，但其爆炸性能基本相同。
9.上述的低密度粒状乳化炸药系列产品的引爆，都要外加传爆药黑索金或者梯恩梯等引爆，这样会给爆破操作增加困难。为此我们又研制出配套的品种，即是将所用的传爆药，适当的添加到混制低密度粒状乳化炸药的配方中，制造工艺相同，可以直接用1发8＃雷管引爆，其爆炸性能基本相同。
综上所述，在研制过程中，我们成功的解决了主要技术关键问题，使本发明所提供的低密度粒状乳化炸药具有如下的优点和性能：
1.炸药装填密度小：0.3～0.5（克/厘米3）;
2.爆速低：1300～1600（米/秒）;
3.殉爆：10～40毫米（炸药管内径210毫米）;
4.在硬质塑料管传爆不少于4米;根据品种不同，可以用雷管引爆或加传爆药引爆;
5.装药管直径在20～50毫米时，线装药量为100～980（克/米）调节炮孔装药量的范围较宽，可适用于软岩和中硬度以上岩石的光爆和其它控制爆破;
6.贮存稳定：贮存至少六个月，爆炸性能稳定，能够在有水和潮湿的条件下使用;
7.颗粒状的炸药品种，流散性好，装填药卷方便，还可以用空气喷射机械化装填炮孔，提高爆破操作效率;
8.原料来源广泛，制造工艺简便。特别是炸药配方中所采用的聚苯乙烯泡沫塑料，它不仅是密度调节剂，还是可燃剂与气泡载体的敏化剂具备多功能的物质，而且可以大量回收利用包装的废料，取得更好的经济效益。
实施例
根据本发明给出下面的配方实例，是便于对本发明的了解，但并不限于提到的范围。
实施例2 低密度粒状乳化炸药配方及性能
实施例3 低密度粉状乳化炸药配方及性能
实例1的说明：
表1所示配方的制造方法是将硝酸铵、硝酸钠在溶解锅内加入水，加热到90℃以上使之完全溶解;可燃剂油料、乳化剂和添加剂加入乳化锅内并加热到75～85℃，然后在快速搅拌条件下，将氧化盐水溶液连续缓慢地加到乳化锅内，即乳化成微透明的油包水型的乳化基质。待降温到50～60℃。按配比混入泡沫〔（泡A）为聚氨酯泡沫碎小块;（泡B）为聚苯乙烯泡沫粉〕，经过揉搓捏和使乳化基质均匀粘着泡沫，装入硬质塑料管，套上塑料盖，即制成“FE-1”或“FE-2”号产品。可以用8号雷管外加含有4克黑索金的传爆药管引爆炸药。这类产品是具有粘性的小块状或粒状的炸药，装填药管操作困难。
如果在爆破现场具备混和泡沫的加工条件，将乳化基质单独装入聚乙烯塑料袋内密封，可以贮存一年之久。临时使用时混入泡沫，爆炸性能不变。
实例2的说明：
表2所示配方的制造方法和实例1的方法相同，所不同的是将尿素以及高氯酸铵加到水溶液中溶解后才进行乳化。FEG-2号配方中的敏化剂是加入到50～60℃的乳化基质中再加入泡沫B，进行捏和混匀，最后将药粒在50～60℃热风条件下干燥，使炸药含水份降到0.3%左右，停止干燥，在40℃下装填硬质塑料管，套上塑料盖，即制成“FEG-1”“FEG-2”、“FEG-3”号产品。
这类炸药呈颗粒状，流散性好，便于装填药管;还可以用机械化空气喷射直接装填炮孔，从而可以节省药管的费用，如此，可以用聚乙烯塑料散装炸药，供爆破使用。
实例3的说明：
表3所示配方的制造方法与上述实例2与3的区别在于取消加水进行乳化的工序，宜于应用铵梯炸药制造厂原有干燥粉碎硝酸铵的设备所采用。将经过干燥粉碎的硝酸铵、敏化剂、可燃剂油料、乳化剂、添加剂和泡沫B一起进行捏和混均，即可进行装填药管，制成“FEP-1”、“FEP-2”号产品。
这类产品是具有部分颗粒状的粉状乳化炸药，流散性稍差，装填药管操作没有实例2的方便，产品质量的好坏取决于氧化剂和敏化剂粒度的大小。