乳化炸药密度的控制

乳化炸药密度的控制

乳化炸药密度是乳化炸药重要物理性能指标之一。研究了亚硝酸钠用量、酸用量、敏化温度和时间等因素对乳化炸药密度的影响，结果表明亚硝酸钠用量为0.064%～0.084%，酸用量为0.014%，50 ℃敏化4 min，敏化后的密度均小于1.25 g/cm3，满足雷管感度乳化炸药对密度的要求。

标签：乳化炸药；密度；亚硝酸钠；硝酸铵；

乳化炸药泛指一类用乳化技术制备的油包水（W/O）型乳胶型抗水工业炸药，它是以氧化剂水溶液的微细液滴为分散相，悬浮于由分散气泡或空心玻璃微球或其他一些多孔材料的油相材质构成的连续介质中，形成一种油包水型的特殊乳化体系[1]。

在乳化炸药生产过程中，将一定比例水、油相溶液混合并经适当机械作用后形成了W/O 型结构乳化基质。此时，乳化基质密度在1.40 g/cm3左右，基本不具备雷管感度，需要由起爆药包来起爆。一般乳化炸药密度在0.95～1.25 g/cm3 具有良好的起爆感度。降低密度提高感度的方法是在乳化基质中混入均匀分散的微小气泡，以使其在受到外界起爆能的作用下形成灼热点，激发炸药爆炸。乳化炸药密度的大小及均匀性、稳定性直接影响乳化炸药的爆轰性能及贮存稳定性。

在乳化基质中引入气泡的方法有3种[2] ：空气引入法、物理敏化法、化学敏化法。美欧国家所用密度调节剂或敏化剂，多数为玻璃微球或塑料微球，其特征是材料强度大，且便于连续化生产及泵输送炸药和机械装药[3]。由于膨胀珍珠岩和玻璃微球的运输和保管费用较高，所以我国多采用化学发泡敏化[4]，并常使用NaNO2和H发泡剂作密度调节剂或敏化剂[5]。亚硝酸钠在酸性条件下，遇乳化炸药中的游离硝酸铵生成不稳定、易分解的亚硝酸铵，亚硝酸铵再分解为氮气和水，在乳胶基质中经充分均化后即可得到分布均匀、细微的敏化气泡。

本文研究了亚硝酸钠在乳化炸药中的分解条件及其对乳化炸药密度的影响，为乳化炸药密度控制奠定基础。

1 实验部分

1.1 主要试剂和仪器

硝酸铵，分析纯，天津市红岩化学试剂厂；硝酸钠，分析纯，国药集团化学试剂有限公司；尿素，分析纯，沈阳东陵区精细化学厂；56#切片石蜡，熔点56 ℃，上海华灵康复器械厂；微晶蜡，熔点70～80 ℃，河北东光永盛蜡制品厂；液态石蜡，化学纯，天津市北方天医化学试剂厂；Span-80，化学纯，天津市河东区红岩试剂厂。

电子天平等一般实验室仪器。

1.2 实验方法

1.2.1 乳化基质的制备

（1）水相的制备

按照一定的配比准确称取硝酸铵、硝酸钠、尿素和水，并加入锥形瓶中，用带温度计的塞子轻轻塞住，用油浴加热溶解，温度控制在110～120 ℃，直到溶液呈澄清透明状。

（2）油相的制备

准确称取石蜡、微晶蜡、石蜡油，并加入三口瓶中，用油浴加热融化后，低速搅拌均匀，再加入乳化剂（Span-80），溶液温度控制在90～100 ℃，搅匀。

（3）乳化

将制备好的水相溶液以先慢后快的方式快速加入到已制备好的油相溶液中，加完后将转速调到1 400 r/min，搅拌6～7 min，即制得乳化基质。

1.2.2 敏化

将乳化基质在恒温水浴锅中冷却至一定温度，恒温0.5 h。加入一定量的亚硝酸钠、硝酸铵、水组成的发泡剂，搅拌4 min，再加入一定量的酸和水组成的促进剂，搅拌4min，取不同时间点测量乳化炸药密度，1 h后出药。

1.3 分析方法

1.3.1 乳化炸药密度测定

1.3.2 亚硝酸钠分解率测定

首先测定乳化炸药质量，然后测定乳化炸药敏化前后的密度，计算敏化前后乳化炸药的体积及体积增加值。依据乳化炸药的体积增加值、1摩尔亚硝酸钠和1摩尔硝酸铵反应生成1摩尔氮气、亚硝酸钠的加入量，计算亚硝酸钠的分解率。

2 结果与讨论

2.1 n亚硝酸钠∶n硝酸铵对亚硝酸钠分解率影响

在亚硝酸钠用量为乳化基质的0.074%，敏化温度为55 ℃，促进剂酸用量恒定，改变硝酸铵用量，分别敏化 4 min，不同亚硝酸钠和硝酸铵物质的量比（n 亚硝酸钠∶n硝酸铵）对亚硝酸钠分解率影响见表1。

由表1可见，n亚硝酸钠∶n硝酸铵为1∶0.9时，亚硝酸钠分解率明显降低。n亚硝酸钠∶n硝酸铵大于1∶1后，分解率提高不明显。故n亚硝酸钠∶n硝酸铵=1∶0.95～1∶1为宜。

2.2 亚硝酸钠用量对乳化炸药密度的影响

n亚硝酸钠∶n硝酸铵为1∶1，发泡温度为55 ℃，促进剂酸用量恒定，改变亚硝酸钠用量，分别敏化4 min，不同亚硝酸钠用量对乳化炸药密度的影响见表2。

由表2数据可知，亚硝酸钠用量对乳化炸药密度有显著影响，其用量分别为0.064%，0.074%，0.084%时，敏化后的密度均小于1.25 g/cm3，满足具有雷管感度乳化炸药的要求。

2.3 酸用量对亚硝酸钠分解率和乳化炸药密度的影响

密度是体现亚硝酸钠分解效率的主要因素，也是乳化炸药的一个重要技术指标。一般地说，必须将乳化炸药的密度由 1.45 g/cm3左右调整到 1.00～1.25 g/cm3，才能成为具有雷管感度的炸药，使其具有较好的爆轰感度。

n亚硝酸钠∶n硝酸铵为1∶1，亚硝酸钠用量为0.084%，敏化温度为55 ℃，改变酸用量，分别敏化4 min，不同酸用量对亚硝酸钠分解率和乳化炸药密度的影响见表3。

参考文献

[1]何楠，吴龙祥.我国乳化炸药工艺及设备的现状与发展趋势[J].爆破器材，2006，35（3）：71-81.

[2]王天明，李公华，杨彦华.乳化炸药高温敏化工艺的探讨[J].煤矿爆破，2011（1）：14-16.

[3]黄茂全.新型敏化剂漂珠在露天乳化炸药中的应用[J].同煤科技，1994（2）：53-54.

[4]胡坤伦，李光，尤奎，等.影响乳化炸药稳定性物理性能试验研究[J].煤矿爆破，2010，39（4）：15-17.

[5]杨卫东.乳化炸药敏化方法及应用研究[J].煤矿爆破，2009（2）：6-9.

[6]谢永祥，韩承坤，郭洋.H发泡剂和亚硝酸钠发泡剂的应用[J].爆破器材，2005，34（4）：11-12.