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    工业炸药

    作者:襄阳弘润专用汽车有限公司 来源:襄阳弘润专用汽车有限公司 日期:2015/12/21 人气: 

      工业炸药



      工业炸药又称民用炸药,是以氧化剂和可燃剂为主体,按照氧平衡原理构成的爆炸性混合物,属于非理想炸药。工业炸药具有成本低廉、制造简单、应用可靠等特点,因而广泛应用于煤矿冶金、石油地质、交通水电、林业建筑、金属加工和控制爆破等各方面。随着各国经济建设不断发展,工业炸药品种和产量的需求不断增大,因此得到迅速发展。

      工业炸药品种繁多,按组成特点可分为铵梯炸药、硝甘炸药(硝化甘油类炸药)、铵油炸药、含水炸药(乳化炸药、水胶炸药和浆状炸药)和特种炸药(含铝炸药、液体炸药等)。通常也按照使用场合分为岩石炸药、许用炸药和露天炸药等。



      发展沿革



      黑火药是最早的工业炸药,是我国劳动人民的四大发明之一。早在汉代(距今约2000多年)就开始使用硝石、硫磺和木炭的混合物作为火工武器。到了宋代,黑火药技术才逐渐经阿拉伯国家传到欧洲。后来黑火药在矿业开采中获得应用,大大提高了矿岩开采的效率。因此,黑火药在采矿工业中的应用被认为标志着中世纪的结束和工业革命的开始。黑火药作为世界上第一代工业炸药使用到19世纪中叶,延续达数百年之久。

      硝化甘油发明以后,诺贝尔(Nobel)在一个偶然的机会把硝化甘油溅到包装用的硅藻土里,发现硅藻土能吸收大约三倍于自身质量的硝化甘油。于是他将75%硝化甘油和25%硅藻土混合物作为爆炸剂投放市场,这就是第一代代拿买特,后来用活性吸附剂硝化棉取代硅藻土制得爆胶,并掺入硝酸铵等氧化剂及其它添加剂,发展成一直沿用至今的胶质炸药。由于胶质代拿买特容易起爆、传爆稳定和爆炸威力高等特点,它迅速取代了黑火药而获得广泛应用。

      1867年瑞典工程师Ohlsson和Norrbein提出了硝酸铵和各种燃料制成的混合炸药专利,从而出现了硝铵炸药和代拿买特炸药相互竞争发展的局面。至20世纪30年代硝铵炸药就在欧洲、北美洲和亚洲的许多国家大量生产和使用,成为最主要的工业炸药和军用炸药之一。

      我国也比较早地研制和生产硝甘炸药(代拿买特)和铵梯炸药(硝铵炸药),拥有性能优良的配方和工艺。尤其是铵梯炸药,广泛应用于露天、井下、矿岩、能源、水利、建筑及爆炸加工等各行各业。

      铵油炸药(ANFO)是一种硝酸铵和燃料油组成的爆炸性机械混合物。它于20世纪中叶,由加拿大联合矿冶公司(Consolidated Mining and Smelting Co.)研究生产了普里尔多孔粒状硝酸铵以后,得到了极大发展。尤其在欧美国家,很快取代了长期沿用的硝化甘油类炸药和粉粒状硝铵炸药而居首要地位,使用量达70%~80%。

      浆状炸药是1956年由Cook和Farnam发明和使用的。它是一种以胶凝剂稠化的无机氧化性盐类水溶液为连续相、燃料及敏化剂为分散相,通过交联剂形成网状结构的凝胶炸药。这种炸药打破了工业炸药不能含水的传统观点,将水引入体系中,以水抗水,不但增强了抗水性能,而且提高了炸药密度和体积威力。

      在浆状炸药的基础上,各国也在发展水胶炸药。实际上,这是一种含硝酸胺盐等敏化剂的浆状炸药,同时含有硝酸铵、硝酸钠等多种氧化剂,降低了析晶点,所以物理稳定性和爆炸能力明显提高。

      50年代以来,液体炸药以其良好的特性,在许多特殊爆破场合显示出独到之处。例如,我国研制成功的硝酸肼类液体炸药,以高爆速、高猛度和制作简便的特点,良好地应用在特种爆破工程上。

      1969年6月美国阿特拉斯(Atlas)化学工业有限公司发明了乳化炸药。它是含水炸药的新发展。它借助于乳化剂的作用形成油包水型乳状液,是一种反相的水胶炸药。这一结构特点进一步增强了含水炸药的抗水性和爆轰感度。很快,乳化炸药成为工业炸药的一支新秀,受到各国的普遍重视和大量使用。

      此外,塑性炸药、挠性炸药、耐热炸药和低爆速炸药等特种炸药都作为工业炸药不可缺少的品种而在不同的特殊场合获得应用。



      性能特点和使用现状



      工业炸药以成本低廉、制作简单、使用方便和能量较高为特点,作为一个特殊能源,广泛应用于矿岩爆破、爆炸加工、推进驱动、高压相变、起爆传爆等各个方面。

      现在主要使用的工业炸药品种有三类:硝铵炸药、铵油炸药和乳化炸药,其中包括安全许用炸药等系列产品。它们各自的显著特点和应用情况如下:

      1.硝铵炸药(铵梯炸药)

      硝铵炸药的组成特点是含有7%~20%的单质炸药梯恩梯作为敏化剂。所以起爆感度较高、爆炸性能较好、爆破威力较高,特别适合于无水场合的各种小直径爆破。由于具有雷管起爆感度,它经常作为铵油炸药和含水炸药等低感度炸药的起爆药包。

      硝铵炸药中有时加入金属粉(如铝粉、镁粉等)或高能炸药(如黑索金、太安等),制成高威力、高爆速和高猛度炸药,用于特硬岩石、特殊爆破和爆炸加工等领域。

      硝铵炸药中有时加入惰性稀释剂(如砂子、硅藻土等)制得低威力、低爆速和低猛度炸药,用于软性介质爆破、不偶合装药控制爆破及爆炸焊接等特殊爆破工程中。

      小直径装药是硝铵炸药用于不偶合装药控制爆破的另一重要途径,这是由于它具有较高爆轰感度和较小临界直径而决定的。

      因此,硝铵炸药一直是国内外广泛使用的工业炸药品种之一。

      硝铵炸药最主要的性能缺点是:严重的吸湿性和结块性、敏化剂TNT对人体的毒性和污染及TNT造成的成本较高等。长期以来,各国科学家都致力于这方面的改进研究。我国膨化硝铵炸药技术使这一问题获得突破,用“微气泡”敏化代替TNT敏化,同时物料表面“被覆”憎水层和表面“活化”,使结构和性质发生质的变化,成本大幅度降低,所以得到广泛应用。

      2.铵油炸药(ANFO)

      铵油炸药最显著的特点包括:成本低廉、制作简便和比较钝感。这就决定了它只能采取强力起爆方式,在大孔径、大药量的露天大爆破场合使用。

      多孔粒状铵油炸药是铵油炸药的特征品种,用多孔粒状硝酸铵和柴油混制得到。多孔粒状硝酸铵对柴油的吸附特性决定了混制过程既简单又快速。所以一般多采用机械化的连续“现场混制”的制作和装药相结合的方法。

      无论是粉状铵油炸药,还是多孔粒状铵油炸药,它们结块强度比硝铵炸药小得多,尤其多孔粒状铵油炸药几乎不结块。但是,它们的贮存稳定性比较差,宜于“现混现用”或“短期存放”。

      为了增大爆轰感度、装药密度、爆炸威力和抗水性能,人们研制成功了“重铵油炸药”。它是多孔粒状铵油炸药(或多孔粒状硝酸铵)和乳化炸药(或乳胶基质)的机械混合物,它具有这两种炸药的综合特点,广泛应用于水孔或非水孔的大爆破工程中。

      3.乳化炸药

      乳化炸药是含水炸药的典型代表,与浆状炸药、水胶炸药相比,它的物理性能稳定、原料成本降低、成形性能较低、爆炸威力适中。

      乳化炸药与硝铵炸药、铵油炸药相比,它具有优良的抗水性、几乎不吸湿、不易结块,可以较长时间浸泡在水中。所以,乳化炸药特别适宜在有水场合爆破。它的密度一般在0.95~1 .30gcm-3之间,因而具有不同的体积爆炸威力。

      乳化炸药主要不足之处是不易装填成药卷和不便在炮孔中装药,影响生产效率。另外,贮存稳定性不利于长期贮存。



      发展趋势



      随着经济建设不断发展、科学技术不断进步,对工业炸药的品种、性能、生产和使用等各方面都会提出不同要求。总的发展趋势分析如下:

      (1)以两种至三种各具特色的炸药为基础,经过不同比例的简单混合后,就可以获得不同使用要求的最经济炸药。例如,抗水性优良的乳化炸药与低成本、高威力的粉粒状铵油炸药( 如膨化硝铵炸药);

      (2)连续自动化生产是炸药生产发展的必然方向。炸药生产长期以来十分落后,多为间断生产方式,体力劳动强度大、生产条件恶劣、生产效率不高、产品质量不稳定。近年来,我国已对这方面做了大量工作。例如,膨化硝铵炸药自动生产线已大量投入生产;

      (3)现场混装是大孔径露天大爆破的捷径,它将炸药混合和炮孔装填相结合,大大简化了生产和使用过程,而且成本低、效率高;

      (4)不同特殊场合需要不同的特殊品种炸药,所以各种专用炸药及其制品的系列化开发是必然的。例如:高爆速炸药、低爆速炸药、耐热炸药、塑性炸药等。

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