一种胶状铵胺炸药及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种炸药，特别涉及一种用于工程爆破的胶状铵胺炸药及其制备方法。

背景技术

目前，我国在露天有水炮孔中进行深孔爆破作业时，选用的抗水炸药主要有乳化炸药、重铵油炸药和水胶炸药。乳化炸药需要将硝酸铵、硝酸钠等硝酸盐与水在高温(大于90℃)下完全溶解制得水相，并与加热的复合油相在高速搅拌或高压剪切力作用下制得油包水型乳胶基质，再通过钢带降温后加入发泡剂敏化后装药，或通过高温化学发泡后装成药卷，再经浸水冷却制得炸药制品。而现场混装乳化炸药则是在地面站或车上将80℃以上的水相和油相经高速剪切力作用下制得的乳胶基质，用混装车运至爆破现场加入发泡剂后装入炮孔。而重铵油炸药是多孔粒状铵油炸药和乳胶基质的混合物，在生产过程中还需要掺入30％左右的乳胶基质才能达到炸药抗水性的要求。上述抗水炸药是通过油包水型乳胶基质来实现炸药的抗水性，但生产过程需要高温(大于80℃)和高剪切力，存在一定的安全隐患，过程控制复杂，能耗高，特别是乳化炸药制品，在生产过程中先升温，后又降温，这不符合国家低碳、节能的要求。

国家专利局网站公开了安徽雷鸣科化股份有限公司《一种水胶炸药》，专利公开号为106495973A，该炸药是由浓度78％～87％硝酸一甲胺水溶液、浓度70％～78％硝酸铵水溶液、硝酸铵、硝酸钠、田菁粉、涂料级铝粉、密度调节剂、氟化蛋白、交联剂等组成，该炸药通过田菁粉水合后，加入交联剂进行交联形成体型网状结构，使得炸药具有较好的抗水性。但该炸药中用的硝酸一甲胺晶体失水时，将变得对爆炸敏感，因此，如果要将硝酸一甲胺用于炸药中，则其必须就地制备，保持溶液含水，不使其干燥并形成敏感的晶体。除了装运、储存和使用硝酸一甲胺工艺过程中的相关危险以外，建造能够安全生产硝酸一甲胺的生产线所花费的成本也是非常昂贵的。通常，硝酸一甲胺的水溶液制备方法有两种，一种是采用直接法合成浓度78％～87％硝酸一甲胺水溶液，该制备方法是由一甲胺与浓度为80％硝酸在温度为65～75℃时进行反应制得，该方法生产过程中曾经发生多次爆炸事故，生产工艺本身极不安全。另一种方法是采用间接法合成浓度为75％的硝酸一甲胺溶液，该制备方法是先将浓度为40％的一甲胺与浓度为45％的稀硝酸合成浓度为43％的硝酸一甲胺溶液，再高温浓缩为浓度为75％的硝酸一甲胺溶液，此方法虽然较直接法更加安全，但是能耗太高。

国家专利局网站公开了马克萨姆控股有限公司《爆炸性乳液组合物及其制备方法》，专利申请号为CN200880103395，涉及对引爆剂敏感的爆炸性乳液组合物，其包含氧化相和燃料相。氧化相包括硝酸铵的过饱和水溶液。燃料相包括至少一种油和足量的乳化剂以允许氧化相分散在燃料相中。除了在氧化剂相中的硝酸铵水溶液以及燃料相中的油和乳化剂以外，爆炸性乳液组合物还可以包括如下的一种或多种蜡、交联剂、硝酸铵颗粒、铝、微球、气泡或其它常规组分。另外，该爆炸性乳液组合物包括至少一种结晶温度降低剂。其结晶温度降低剂由某种胺和某种胺的硝酸盐中的至少一种组成。该专利还涉及在反应器中制备对引爆剂敏感的爆炸性乳液组合物的方法。该爆炸性乳液组合物制备时，还需要将硝酸铵溶液的温度升温至90℃以上后与燃料油和乳化剂进行乳化制得乳液，再加入结晶温度降低剂某种胺和某种胺的硝酸盐来使乳液的析晶点降至80℃以下。此外，还需加入金属铝粉来提高炸药的爆炸能量，生产过程能耗高，铝粉加入过程中易产生粉尘污染环境，还有发生粉尘爆炸的潜在危险。

而多孔粒状铵油炸药虽然是在常温条件下将多孔粒状硝酸铵与燃料油混合制得，生产过程能耗低，无雷管起爆感度，生产和使用安全，但该炸药不抗水，在露天有水炮孔中不发生爆炸。如果炮孔有水，必须在装药前，将炮孔中的水吹出后方可装药。但对于有渗水的炮孔，水是难以清除的，严重影响爆破效果。

发明内容

为了解决现有技术中的难题，本发明提供一种胶状铵胺炸药及其制备方法，在常温、低速和低剪切力下，将硝酸铵、硝酸钠等氧化剂，有机胺、胶凝分散剂等可燃剂，水，发泡交联剂等混合，制成无雷管起爆感度的胶状铵胺炸药，且炸药组成中不含硝酸一甲胺炸药敏化剂，不含金属铝粉，生产工艺也不需要通过高温和高剪切乳化来制备乳化基质，生产过程的混合温度为常温，不需要加热升温和冷却降温，投资少，生产成本低，炸药抗水性能好，可以满足药卷型炸药制品和现场混装的生产工艺的技术要求，满足工业抗水炸药生产绿色低碳环保要求，提高了炸药生产和使用的本质安全性，具有广阔的应用空间和发展前景。

本发明的目的在于提供一种胶状铵胺炸药及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种胶状铵胺炸药及其制备方法，其特征在于：它由下列组成和质量配比混合而成：硝酸铵69～80.5份、硝酸钠0.1～4份、有机胺7～10份、水10～13份、胶凝分散剂1.8～2.4份、发泡交联剂0.6～1.6份。

进一步的，有机胺为六亚甲基二胺、六亚甲基四胺中的至少一种。进一步的，胶凝分散剂由下列组成和质量配比混合而成：胶凝剂45～55份，液体燃料油55～45份。

进一步的，发泡交联剂由下列组成和质量配比混合而成：水76～88份，亚硝酸钠4～10份，交联剂8～14份。

更进一步的，液体燃料油为液体石蜡、机油、柴油、煤油、生物油中的至少一种。胶凝剂为田菁粉、古尔胶、槐豆胶中的至少一种。

一种胶状铵胺炸药制备方法，其特征在于采用以下步骤：

(1)胶凝分散剂的制备：将胶凝剂与液休燃料油搅拌混合，即制得胶凝分散剂。

(2)发泡交联剂的制备：常温条件下，将固体亚硝酸钠加入到水中搅拌至完全溶解后，加入交联剂混合，即制得发泡交联剂。

(3)开启混合罐的搅拌器，将水、硝酸铵、硝酸钠和有机胺加入混合罐中混合均匀后，加入PH值调节剂搅拌混合，调节混合物的PH值为3.0～5.5。

(4)将由(1)制得的胶凝分散剂加入混合罐中混合增稠后，制得胶状基质；

(5)将由(2)制得的发泡交联剂加入到胶状基质中混合，制得胶状铵胺炸药。

本发明的基本原理是：

1)有机胺一种由碳、氢、氮三种元素组成的化合物，其显著特点是溶于水的可燃剂，而一般的碳氢化合物可燃剂如石蜡、机油等难溶于水。这是因为有机胺化合物的分子中含有多个溶于水的胺基基团，在常温下能与氧化剂硝酸铵、辅助氧化剂硝酸钠在水中能够相互溶解形成分子间化合物。在外界能量作用下，这种分子间混合物发生氧化还原反应速度快且反应完全，因而爆炸能量高，不需要加入金属铝粉来提高炸药的威力；

2)把胶凝剂与液体燃料油分散混合制得胶凝分散剂，因液体燃料油不溶于水，搅拌过程中胶凝剂在水中溶胀水合速度较慢，有效地防止胶凝剂分散不均匀，形成“包胶盐”；

3)发泡交联剂加入胶状基质中，一方面，发泡剂亚硝酸钠与硝酸铵在酸性条件下生成氮气，即在胶状基质中形成大量的微气泡，这种微气泡在炸药爆炸反应时能形成“热点”，使得炸药具有较好的爆轰感度；另一方面，交联剂与胶凝剂发生交联反应，生成体型网状结构，这种体型网状结构不仅使炸药具有良好的抗水性，还有利于维持微气泡的结构稳定。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明型选用的有机胺可燃剂与硝酸铵、硝酸钠等硝酸盐氧化剂在常温下与水能相互混溶，不需要高速搅拌，也不需要高温加热，这种氧化剂与有机胺可燃剂混合水溶液相当于液体混合炸药，属于分子间混合，形成的炸药体系为分子间炸药体系，爆轰反应的反应接触面积为分子层级，爆轰反应速度快，反应完全，对提高炸药的爆炸能量起关键作用。

2)本发明型通过胶凝剂与液体燃料油预混后加入，胶凝剂悬浮在燃料油中，液体燃料油难溶于水，故可以有效防止胶凝剂在水中快速溶胀后形成团状“包胶盐”，使得胶凝剂分散均匀，对提高炸药各组成的混合均匀性起重要作用。

3)本发明型将发泡剂和交联剂混合制成发泡交联剂，使发泡剂中的亚硝酸钠在酸性介质下与硝酸铵生产不稳定的亚硝酸铵，进而分解生成氮气和水，这种氮气在胶状基质中形成微气泡。同是地，胶凝在交联剂的作用下形成体型网状结构，不仅可以防止微气泡集聚，维持微气泡的结构稳定，还使炸药具有较好的抗水作用。根据显微观测，该炸药内部微气泡分布均匀，微气泡直径为5～100μm，在炸药爆炸时能形成有效“热点”，能够有效提高炸药的爆轰感度。

综上所述，本发明与现有工业炸药相比，其显著优点是：

1)该炸药中不含硝酸一甲胺敏化剂，也不含硝酸多胺盐、金属铝粉，且炸药无雷管起爆感度，其本质安全性高。

2)该炸药中的氧化剂硝酸铵、硝酸钠等硝酸盐与有机胺可燃剂在水中互溶，属于分子间混合，爆轰反应完全，爆炸能量高。

3)该炸药生产过程均在常温常压下混合，不需要高温高剪切力作用，比其它抗水炸药生产更加满足绿色低碳环保的要求。

具体实施方式

为了使本发明型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明型，并不用于限定本发明型。

以下通过具体实施例来进一步阐述：

实施例1

一种胶状铵胺炸药的组成和质量配比为：硝酸铵69～79.4份、硝酸钠2～4份、有机胺8～10份、水10～12份、、胶凝分散剂2.0～2.4份、发泡交联剂1.2～1.6份。

有机胺组成与配比为：六亚甲基二胺：六亚甲基四胺＝30：70

胶凝分散剂组成与配比为：田菁粉：液体燃料油＝55：45

发泡交联剂组成与配比为：水：亚硝酸钠：交联剂：＝78：8：14

其中交联剂由淮南舜泰化工有限公司购买。

以制备10Kg胶状铵胺炸药为例：

其组成与配比见表1-1。

表1-1胶状铵胺炸药的组成与配比

其中，胶凝分散剂配比为：胶凝剂为田菁粉0.132Kg、液体燃料油为机油0.108Kg。

发泡交联剂配比为：水0.125Kg，亚硝酸钠0.013Kg，交联剂0.022Kg。

具体制备方法如下：

(1)胶凝分散剂的制备：田菁粉与液体燃料油搅拌混合，即制得胶凝分散剂。

(2)发泡交联剂的制备：常温条件下，将固体亚硝酸钠加入到水中搅拌至完全溶解后，加入交联剂混合，即制得发泡交联剂。

(3)开启混合罐的搅拌器，将水、硝酸铵、硝酸钠、六亚甲基二胺，六亚甲基四胺加入混合罐中混合均匀后，调节混合物的PH值为3.0～4.5，搅拌混合15min。

(4)将由(1)制得的胶凝分散剂加入混合罐中混合8min后，制得胶状基质；

(5)将由(2)制得的发泡交联剂加入到胶状基质中混合0.5min，制得胶状铵胺炸药。

该炸药的发泡密度、交联情况和爆速与时间的关系见表1-2。

表1-2胶状铵胺炸药的发泡密度、交联情况和爆速与时间的关系

备注：测试爆速的方法是，将炸药装入到内径为71mm，外径为75mm的PVC塑料管中，用BSW-3A型智能五段爆速仪测试，靶距50mm，用直径为35mm的2号岩石乳化炸药150g起爆。

从试验的结果看，本实施例1制备的炸药发泡和交联时间均不超过60min，适合于现场混装车在炮孔内装药。

实施例2

一种胶状铵胺炸药的组成和质量配比为：硝酸铵75～80.5份、硝酸钠0.1～2份、有机胺8～10份、水10～11份、胶凝分散剂1.8～2.0份、发泡交联剂0.6～0.8份。

有机胺组成与配比为：六亚甲基二胺：六亚甲基四胺＝10：90

胶凝分散剂组成与配比为：古尔胶：生物油＝50：50

发泡交联剂组成与配比为：水：亚硝酸钠：交联剂：＝84：7：9

其中交联剂由淮南舜泰化工有限公司购买。

以制备10Kg胶状铵胺炸药为例：

其组成与配比见表2-1。

表2-1胶状铵胺炸药的组成与配比

其中，胶凝分散剂配比为：古尔胶0.09Kg、生物油0.09Kg。

发泡交联剂配比为：水0.059Kg，亚硝酸钠0.005Kg，交联剂0.006Kg。

具体制备方法如下：

(2)胶凝分散剂的制备：将古尔胶和生物油搅拌混合，即得胶凝分散剂。

(2)发泡交联剂的制备：常温条件下，将固体亚硝酸钠加入到水中搅拌至完全溶解后，加入交联剂混合，即制得发泡交联剂。

(3)开启混合罐的搅拌器，将水、硝酸铵、硝酸钠、六亚甲基二胺，六亚甲基四胺加入混合罐中混合均匀后，调节混合物的PH值为4.5～5.5，搅拌混合12min。

(4)将由(1)制得的胶凝分散剂加入混合罐中混合7min后，制得胶状基质；

(5)将由(2)制得的发泡交联剂加入到胶状基质中混合1.5min，制得胶状铵胺炸药。该炸药的发泡密度、交联情况和爆速与时间的关系见表2-2。

表2-2胶状铵胺炸药的发泡密度、交联情况和爆速与时间的关系

备注：测试爆速的方法是，将炸药装入到内径为59mm，外径为63mm的PVC塑料管中，用BSW-3A型智能五段爆速仪测试，靶距50mm，用直径为35mm的2号岩石乳化炸药150g起爆。

从试验的结果看，本实施例2制备的炸药发泡和交联时间在240min内才能完成，适合于制成药卷型炸药制品。

以上显示和描述了本发明型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明型的原理，在不脱离本发明型的精神和范围的前提下，本发明型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明型范围内。本发明型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。