多孔粒状铵油炸药爆炸热化学计算与分析

和抛掷 功 的重要 参数 之一 ， 比容 也 称 为 爆 容 。
均定 容热 容 一 Ａ ＋Ｂ ， 算 出爆 炸 产 物 能 够 达 ｔ计 到 的最高 温度 ， 即为 理 论爆 温 。爆 温 的计 算 公 式 如
下 ， 中 取 ２ ８ ： 其 ９ Ｋ哺
一
一
Ａ＋ ￣ ＋ ４ Ｑ ／ Ａ。 Ｂ × １ ０ ００
第１ ８卷 第 ２期
２ ０ １ ２年 ６月
工程 爆破
ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ＢＬＡＳ ＮＧ ＴＩ
Ｖｏ ． ８，Ｎｏ ２ １１ ．
Ｊ ｎ ２ ２ ｕｅ ０１
文 章 编 号 ：１ Ｏ — ７ ５ （ ０ ２ ０ － ０ ８ － ０ Ｏ ６ ０ １ ２ １ ）２ ０ ９ ４
多孔 粒 状 铵 油 炸药 爆 热化 பைடு நூலகம் 计 算 与分 析 炸
刘 丽梅 一，夏 建 才ｈ 。
（ ．云 南 国防工 业职 业技术 学 院，昆 明 ６ ０ ２ ； ．云 南广 播 电视 大学 ，昆明 ６ ０ ２ ） １ ５２３ ２ ５ ２ ３
摘 要 ：运用 ＢＷ 法建立多孔粒状镀油炸药 的爆炸反应方程式 ， － 依据 盖斯定律计算定容爆 热 ， 加权法
ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｙ ｎ ａ ａ ｃ ｎ ｔ ｈ ｒ ｌ ｅ ｃ ｆｏｘ ｇｅ ｂ ｌ ｎ ｅ ｏ ｈｅ ｔ ｅ ｍｏｃ ｍ ｉａ ｏ ｒ ｉ ｓｏｆｐ ｒ ｈｅ ｃ ｌｐｒ ｐｅ ｔｅ ｏ ｏｕｓｇｒ ｎｕｌ ｒＡＮＦＯ ｘｐ ｏｓｖ ｒ ｎａ ａ ａ ｅ ｌ ｉ ｅ ｗｅ ｅ ａ — ｌ ｚ ｄ ｙ ｅ． ＫＥＹ ＯＲＤＳ：Ｐｏｒ ａ ｕｌ ｒＡＮＦＯ ｘｐ ｏ ｉ ｅ；Ｏｘｙ ｎ ｂ ｌ ｎｃ Ｗ ｏｕｓｇｒ ｎ ａ ｅ ｌ ｓｖ ｇｅ ａ ａ ｅ；Ｔｈｅ ｍ ｏ ｈ ｍｉａ ｒ ｐｅ ｔ ｒ ｃ ｅ ｃ ｌｐ ｏ ｒ ｙ；Ｃａ ｃ ａ ｉ ｎ ｌｕｌｔｏ
关 键 词 ：多 孔 粒 状 铵 油 炸 药 ； 平 衡 ；热化 学性 能 ；计 算 与 分 析 氧
中 图 分 类 号 ：Ｔ ３ ． １ Ｄ２ ５ ２
文献 标 识 码 ：Ａ
Ｔ Ｈ ＥＲＭ ＯＣＨ ＥＭ Ｉ ＣＡ Ｌ ＣＡ ＬＣＵ ＬＡ ＴＩ Ｎ Ｎ Ｄ Ｎ Ａ ＬＹ ＳＩ Ｏ Ａ Ａ Ｓ ＦＯＲ Ｔ Ｈ Ｅ ＥＸＰＬＯＳＩ Ｎ Ｆ Ｏ Ｏ ＰＯＲＯ Ｕ Ｓ Ｇ ＲＡ ＮＵ ＬＡ Ｒ Ｎ ＦＯ Ａ ＥＸＰＬＯ Ｓ ＶＥ Ｉ
— 百～ 。 — —
，
（ ４）
Ｔｂ — ｔ＋ Ｔ。
Ａ一 ∑ ， ＝ ∑ ｂ Ｂ
（） ５
式 中 ： 为第 ｉ种 爆炸 产 物 物 质 的量 ， ｏ ； ６ 为 ｏ ｔ ｌａ 、
第 ｉ 爆 炸 产 物 的 平 均 定 容 热 容 公 式 ｅ 一ａ＋ ｂ ｔ 种 …
ｋ ｇ，ｃ ｎ ｔｎ ｏ ｕ ｘ ｌ ｓｏ ｅ ｔｉ ３ ４ ． ７ｋ ／ ｇ， ｎ ｈ ｘ ｌ ｓｏ ｅ ｅ ａ ｕ ｅｉ ７ ７ Ｋ．Ｔｈ ｎ ｏ ｓａ ｔｖ ｌｍｅｅ ｐｏ ｉｎ ｈ ａ ｓ一 ８ ０ ６ Ｊ ｋ ａ ｄ ｔ ｅｅ ｐｏ ｉｎ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｓ２ ８ ｅｉ—
其典 型配 方 。铵 油 炸药 在 工 业 爆 破 中 的 应 用 始 于
２ 世纪 ５ Ｏ ０年 代 ， 之后很 快在 美 国 、 拿 大 及 欧洲 国 加 家大量 使用 。 。
铵油 炸药使 用 的硝酸铵 有粉 状 、 粒状 、 多孔 粒状
程 中添加 了一定 量 的防结 块剂 ， 结块 性大 大减低 ， 使
收 稿 日期 ：２ １ — ０ — １ ０１ ６ ４
多孔粒 状 铵油炸 药 的吸湿 性和结 块 性得 到 了显 著改 善 ， 之 多孔粒状 铵 油炸药 具有 良好 的流散 性 、 加 储存
作 者 简 介 ：刘 丽 梅 ， 教 授 、 士 研 究 生 ， 事 爆 炸 理 论 及 其 民 副 硕 从 爆器 材 生产 技 术 等 方 面 的 教 学 与 研 究 。
ａ ｄ ａ ａ ｙ ｉ ｎ ｎ ｌ ｓｓ
１ 引 言
铵 油炸 药是 以硝 酸铵和燃 料 油为 主要成 分 的粉 状 或粒状 机 械混 合炸药 ， 简称 “ ＡＮＦ 爆 破剂 ， 有 Ｏ” 具 制造 工艺 与 组 成 简 单 、 本 低 廉 的特 点 ，９ ６是 成 ４：
等， 使用 多孔 粒状 硝 酸 铵 和轻 柴 油 组 成 的铵 油 炸 药 称 为多 孔粒状 铵 油炸药 。采 用多孔 粒状 硝酸 铵是 现
产 品之 ～ 。本文 通过 对不 同氧平 衡值 的多 孔粒状 铵 油 炸药 配方 的热 化 学性 能 参 数 进行 计 算 ， 究 分 析 研
了氧平 衡值 对 多孔粒 状 铵 油 炸 药性 能 的影 响 ， 评 为
定 和指 导多 孔粒状 铵 油炸 药的 配方设计 提供 一定 的
参 考依 据 。
ＬＩ Ｌｉｍｅ 一 Ｕ — ｉ．．ＸＩ Ｊ ａ —ａ 。 Ａ ｉ ｎ ｃ ｉ＇
（ ． ｚ １ Ｙｕ ７ 口
ｃ ￡ｏ ａ ａ ｎ ｌ＆ Ｔｅｈ ｉａ ｌｅ ｅｏ ｔｏ ａ ｆ ｎ ｅＩ ｄ ｓｒ Ｋｕ ｍｉ ｇ ６ ０ ２ Ｃ ｉ ａ； ｃ ｎ ｃ ｌＣｏｌｇ ｆ Ｎａ ｉ ｎ ｌＤｅ ｅ ｓ ｎ ｕ ｔｙ， ｎ ｎ ５ ２ ３， ｈ ｎ
设 定爆 炸 反应方 程式 为 ：
ａ ４ ｂ ６ … ＋ ｍＭ 一 ： ＋ ｙ ＋ … ＋ Ｍ －Ｍ ＋ ｒ Ｍ Ｍ
ｎ Ｍ
的系数 ， 的单 位 为 （ ・ ｌ ・ Ｃ Ｊ ｍｏ一 ℃ ） 为 温 度 间 ；ｔ
隔， 。 ℃
式中 ：
、 、 Ｍ 为各组 分 的分子 式 ； 、 、 为 各 ａ ｂ
算 得 到炸药 的定 容爆 热 ：
Ｑｖ— Ｑｖ， 一 ＱⅥ， ｌ ３ ｚ （） ２
式 中 ： 炸药 的定 容 爆热 ， 。 炸药爆 炸 产物 Ｑ 为 Ｑ 为 的定 容生 成热 之和 ， Ｗ， 炸药各 组 分 的定 容 生成 Ｑ 为
热 之 和 ， 位 均 为 ｋ ／ ｇ 单 Ｊｋ 。 ２ ４ 炸 药 爆 温 的计 算 ．
计 算 爆 炸 产 物 的摩 尔 定 容 热 容 ， 究 计 算 得 出 露 天 多 孔 粒 状 铵 油 炸 药 的 比 容 为 ９ ０ １ ／ｋ 、爆 热 为 研 ７ ・ ０Ｌ ｇ
一
３ ４ ． ７Ｊ ｋ 、爆 温 ２ ８ ８ ０ ６ ｋ／ ｇ ７ ７Ｋ；并讨 论 分析 了 氧平 衡 值 对 多 孔 粒 状 铵 油 炸 药 热 化 学性 能 的影 响 情 况 。
爆温 是指 炸药 爆炸 瞬间所 放 出的 能量将 爆 炸产 物加 热 到的最 高温 度 ， 它是 炸 药 的 重要 性 能 示 性 数 之 一 。利 用前 面所 计算 的定 容爆热 和爆 炸产 物 的平
２ 炸 药 热化 学参 数 计 算依 据
２ １ 炸药爆 炸反应 方 程式 的确定 ． 炸药热 化学参 数 的计算 首先 需要确 定爆 炸产 物 的组 分 和 爆 炸 反 应 方 程 式 ， 文 采 用 经 典 的 Ｂ Ｗ 本 ～ （ ｒ ｋｅ— ｌ ｎ 法 确定 炸药 的爆 炸反应 方程 式 。 Ｂ ｉ ｌｙＷｉ ｏ ） ｎ ｓ ２ ２ 炸药 比容 的计算 ． 炸 药 的比 容 是 指 ｌ ｇ炸 药 的爆 炸 气 体 产 物 在 ｋ 标 准状 况下 的体 积 ， 是衡 量 炸 药 爆 炸完 成 破 坏 功 它
３ 计 算 过程 及 结 果 讨论
３ １ 炸 药 爆 炸 反 应 方 程 式 的 确 定 ． 根 据 ＧＢ ７ ５ — １ ９ １ ８ ３ ９ ８多 孔 粒 状 铵 油 炸 药 国 家
组分 物 质 的量 ， ｌ ｍｏ；Ｍ Ｍｙ Ｍ 为 爆 炸 产 物 各 成 、 、 分 的分子 式 ； 住为各 产物物 质 的量 ， ｌ ｚ、 ｍｏ。 则 比容 可 以用下 式表 示 ：
２ ｃ ０ ｌ ｆ Ｃｈ ｍｉａ ｇｉ ｅｒ ｎ ．Ｓ ｈ ｏ ｅ ｃ ｌＥｎ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｙｕ ｎ ｎＲａ ａ ＆ ＴＶ ｉ ｅ ｓｔ Ｋｕ ｍｉ ｇ， ５ ２ ３ Ｃｈ ｎ ） ｏ ｎ ａ ｄｉｏ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｙ， ｎ ｎ ６ ０ ２ ， ｉａ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ：Ｂａ ｅ ｎ ｓ ｄ ｏ Ｗ ｕ ｅ，ｔ ｘ ｏ ｉ ｎ ｒ ａ ｔｏｎ ｅ ａ ｉ ｎ ｏ ｏ ｏ ｓ ｇｒ ｎｕ ａ ｒｌ ｈｅ ｅ ｐｌ ｓ ｏ ｅ ｃ ｉ ｑｕ ｔｏ ｆ ｐ ｒ ｕ ａ ｌ ｒ ＡＮＦＯ ｘｐ ｏｓｖ ｓ ｅ ｌ ｉ ｅ ｗａ
ｗｅｇ ｔ ｄ ａ ｅａ ｅ ． ｅｒ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｐ ｃｆ ｏ ｕ ｆｐ ｒ ｕ ｒ ｎ ｌｒＡＮＦＯ ｘ ｌ ｓｖ ｓ９ ０ １ ／ ｉｈ ｅ ｖ ｒ ｇ ｓ Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｓ ｅ ｉｉ ｖ ｌ ｍｅｏ ｏ ｏ ｓｇ ａ ｕａ ｃ ｅ ｐｏ ｉｅｉ ７ ． Ｌ ０
稳定 性 ， 是一类 具有 独 特 物 理 性 能 和爆 炸 性 能 的新
工
程
爆
破
型工 业炸药 ， 用 范 围甚 广 。多 孔 粒 状铵 油 炸 药 使
白面世 以后 ， 由于成本 低 、 使用 安全 、 制造 方便 ， 为 成 目前 国 内外 市场 上 应用 最 广 、 量 最 大 的工 业 炸 药 用
ｐ ｅ ｉｔ ｄ Ｔｈ ｏ ｓ ａ ｔ ｖ ｌ ｍ ｅ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｈ ａ ｆｐ ｒ ｕ ｒ ｎ ｌ ｒＡＮＦ ｅ ｐ ｏ ｉ ｅ ｗａ ａ ｃ ｌ ｔ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｒ ｄ ｃ ｅ ． ｅ ｃ ｎ ｔ ｎ ｏ ｕ ｘ ｌ ｓｏ ｅ ｔｏ ｏ ｏ ｓｇ ａ ｕ ａ Ｏ ｘ ｌ ｓｖ ｓ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ａ ｅ ｎ Ｈ ｅ ｓ ｌ ｗ ｎ ｐ ｃｆ ｅ ｔ Ｃ ｐ ｃ ｔ （ ＨＣ） ｏ ｘ ｌ ｓｏ ｒ ｄ ｃ ｓ ｗａ ａ ｃ ｌ ｔ ｄ ｗｉｈ ｔ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｓ ａ ａ ｄ Ｓ ｅ ｉ ｃ Ｈ ａ ａ ａ ｉ ｉ ｙ Ｓ ｆ ｅ ｐ ｏ ｉ ｎ ｐ ｏ ｕ ｔ ｓ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｔ ｈ ｔ ｏ ｆ
标 准 ， 酸铵 的量 为 ９ ～９ ， 柴油 的量 为 ５ 硝 ５ ６ 轻 ％
～
Ｖ 一 。
干
干 干
＾ ２４ ×２ ．
㈩
４ 。考 虑 到其 中 添 加 了 ０ ２ 的 防结 块 助 剂 十 ．
八 伯胺 ， 因其 含量较 低 ， 为简化 计 算将其 作 为柴 油处
理 ， 此 选 取 硝 酸 铵 与 油 相 之 比 为 ９ ：６ ９ ． ： 为 ４ 、４ ５
式中： ｗ 、 、 、 … ｗ 为 炸 药 各 组 分 的摩 尔 质 量 ，
ｇ ｍｏ ； 为 炸 药 的 比容 或 爆 容 ， ／ ｇ ／ ｌ Ｖ。 Ｌｋ。
５ ５和 ９ ５三组 配方进 行 计算 。同 时为 了考查 氧 ． ５：
平 衡值 （ ： 注 氧平 衡是 指炸药 自身所含 氧量 与使 它所 含可燃 元 素完全 氧化 所 需 氧 量 之 差 ） 多 孔 粒状 铵 对 油炸 药热 化学性 能 的影 响情 况 ， 加 氧平 衡 分 别 为 增 正氧 、 负氧 的 两 组 配 方 ， 即配 比 分 别 为 ９ ． ６ ５ ３ ５： ． 、 ９ ． ４ ５两组配 方 进行计 算 ， ５ ５： ． 配方 组成情 况 如表 １
代 铵 油炸 药 的新 颖 和 独 特之 处 ： 是一 种 高 孔 隙 它
率 且有 效 比表面 积 比较 大 的硝 酸铵 颗 粒 ， 积 密 度 堆 为 ０ ７ ～０ ８ ｇ ｃ 、 隙 率 一般 在 ０ ４ ｇ ｃ 。 ５ ． ５ ／ｍ。 孔 ． ５ ／ ｍ。以 上， 是通 过采 用硝 酸 铵 浓溶 液 在 减 压 条件 下 喷雾 造 粒 ， 造粒 过程 中将 水驱 出 ， 而制得 具有 高孔 隙率 在 从 的粒子 ， 有较 高 的吸油能 力 ， 利 于氧化 剂与 可燃 具 有 剂 之 间的充 分混 合 ； 由于 多孔 粒 状 硝 酸 铵 在造 粒 过