一种安全环保的煤矿许用乳化炸药及其制备方法
阅读说明：本技术 一种安全环保的煤矿许用乳化炸药及其制备方法 (Safe and environment-friendly allowable emulsion explosive for coal mine and preparation method thereof ) 是由 汪书生 陈建国 罗佳勇 于 2020-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明属于乳化炸药技术领域,具体涉及一种安全环保的煤矿许用乳化炸药及其制备方法。一种煤矿许用乳化炸药,其特征在于,由以下重量份的原料制成：硝酸铵65-75份、硝酸钠5-12份、水8-13份、氯化钾3-6份、机油0.5-1份、复合蜡3-4份、司盘80 2.5-3份以及敏化剂多孔淀粉1-2份。以上炸药配方采用多孔淀粉进行敏化,具有敏化效果好、价格低廉、无毒无害以及易于降解的优点。(The invention belongs to the technical field of emulsion explosives, and particularly relates to a safe and environment-friendly allowable emulsion explosive for a coal mine and a preparation method thereof. The allowable emulsion explosive for the coal mine is characterized by being prepared from the following raw materials in parts by weight: 65-75 parts of ammonium nitrate, 5-12 parts of sodium nitrate, 8-13 parts of water, 3-6 parts of potassium chloride, 0.5-1 part of engine oil, 3-4 parts of composite wax, 802.5-3 parts of span and 1-2 parts of sensitizer porous starch. The formula of the explosive adopts porous starch for sensitization, and has the advantages of good sensitization effect, low price, no toxicity, no harm and easy degradation.)
技术领域
本发明属于乳化炸药技术领域，具体涉及一种安全环保的煤矿许用乳化炸药及其制备方法。
背景技术
煤矿许用炸药是指用于有沼气或矿尘爆炸危险的矿井内爆破作业的炸药。乳化炸药是近十几年来发展起来的新型煤矿许用炸药，由于其组分中含有较大量的水、爆温较低，有利于提高安全性，具有较好的发展前景。乳化炸药是由氧化剂盐类的过饱和水溶液和水不相溶的油相燃料，通过乳化剂的乳化作用，使氧化剂水溶液以小液滴均匀分散在油相燃料形成的油包水型乳胶基质，并通过物理或化学方法使乳胶基质中均匀分布大量的微小气泡，当受到外界能量作用时，由于气泡的敏化作用，而使炸药发生爆炸。化学敏化一般使用亚硝酸钠作为敏化剂，亚硝酸钠具有较大的毒性。物理敏化方法一般是采用空心玻璃微球作为敏化剂，空心玻璃微球属于玻璃制品，作为敏化剂使用存在安全性差、难以降解和价格贵等缺陷。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种安全环保的煤矿许用乳化炸药及其制备方法，采用多孔淀粉进行敏化，具有使用安全、敏化效果好、价格低廉、无毒无害以及易于降解的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种安全环保的煤矿许用乳化炸药，由以下重量份的原料制成：硝酸铵65-75份、硝酸钠5-12份、水8-13份、氯化钾3-6份、机油0.5-1份、复合蜡3-4份、司盘80 2.5-3份以及敏化剂多孔淀粉1-2份。
在本发明中，硝酸铵和硝酸钠作为氧化剂，氯化钾作为消烟剂，氧化剂和消烟剂溶于水作为水相；复合蜡和机油作为还原剂，加入司盘80制成油相；水相和油相混合后制成乳胶基质，乳胶基质采用多孔淀粉作为敏化剂进行敏化。
优选地，硝酸铵71份、硝酸钠6份、水8.5份、氯化钾4.5份、机油0.5份、复合蜡3.5份、司盘80 2.5份以及敏化剂多孔淀粉1.5份。
优选地，所述多孔淀粉是以玉米淀粉做原料，司盘80做乳化剂、三偏磷酸钠做交联剂、机油做油相，聚乙二醇4000做致孔剂进行反应制得。
优选地，所述多孔淀粉的制备方法包括以下步骤：向机油中加入机油质量2-3％的司盘80进行乳化，在50-55℃下搅拌分散10-15min得到机油乳化物，保温备用；向1-2％浓度的NaOH水溶液中加入NaOH水溶液质量5-7％的玉米淀粉、20-25％玉米淀粉质量的三偏磷酸钠和30-40％玉米淀粉质量的聚乙二醇4000，搅拌均匀得到玉米淀粉糊化乳；将所述玉米糊化乳滴入所述机油乳化物，所述玉米糊化乳与所述机油乳化物的质量之比为1:(2-3)，于50-55℃搅拌反应4-5h后进行固液分离，所得固体采用乙酸乙酯、无水乙醇和丙酮依次洗涤，在40-45℃下干燥8-10h即得。
优选地，上述方法制备获得的多孔淀粉的孔隙率大于85％。
优选地，上述方法制备获得的多孔淀粉的粒径为80-100nm。
本发明还提供所述一种安全环保的煤矿许用乳化炸药的制备方法，包括以下步骤：
1)制备多孔淀粉：向机油中加入机油质量2-3％的司盘80进行乳化，在50-55℃下搅拌分散10-15min得到机油乳化物，保温备用；向1-2％浓度的NaOH水溶液中加入NaOH水溶液质量5-7％的玉米淀粉、20-25％玉米淀粉质量的三偏磷酸钠和30-40％玉米淀粉质量的聚乙二醇4000，搅拌均匀得到玉米淀粉糊化乳；将所述玉米糊化乳滴入所述机油乳化物，所述玉米糊化乳与所述机油乳化物的质量之比为1:(2-3)，于50-55℃搅拌反应4-5h后进行固液分离，所得固体采用乙酸乙酯、无水乙醇和丙酮依次洗涤，在40-45℃下干燥8-10h即得；
2)乳化炸药制备：在8-13份水中依次加入3-6份氯化钾、5-12份硝酸钠和65-75份硝酸铵，加料完成后开始升温并搅拌，升温至85-90℃时得到水相；将0.5-1份机油和3-4份复合蜡升温融化，加入2.5-3份司盘80，升温至85-90℃得油相；将所述油相中滴入所述水相，在85-90℃下搅拌均匀获得乳胶基质，向乳胶基质中加入1-2份多孔淀粉进行敏化，搅拌均匀，进行装药包装即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：多孔淀粉是表面呈多孔的中空结构，其比表面积较大，孔隙率高，在与乳胶基质混合时，能够在基质内形成大量微小气泡，具有较好的敏化效果，可替代现有技术中的多孔玻璃微球使用。此外，多孔淀粉具有较好的亲水亲油性能，能提高乳化基质的乳化效果。其具有的良好的吸水和吸油性能，能够吸收乳胶基质中多余的水和油相，所获得的的乳化炸药具有更好的储存性能，多孔淀粉在炸药爆炸之后不产生对人体有毒有害的物质安全性好，在环境中易于降解不会对爆炸周边的土壤造成污染。此外，多孔淀粉作为敏化剂使用还有具有成本低的优点。
具体实施方式
下述实施例中的实验方法，如无特别说明，均为常规方法。下述实施例涉及的原料若无特别说明，均为普通市售品，皆可通过市场购买获得。下面结合实施例对本发明作进一步详细描述：
实施例1
本实施例提供的多孔淀粉，采用以下方法制备：
(1)称取1000g机油置于容器中，加入25g司盘80，开启搅拌，转速为300rpm，升温至50-55℃继续搅拌分散15min得到机油乳化物，保温备用；
(2)称取400g质量浓度为1％的NaOH水溶液置于容器中，向其中依次加入24g玉米淀粉、5.5g三偏磷酸钠和8g聚乙二醇4000，搅拌10min，转速为200rpm得到玉米淀粉糊化乳；
(3)将步骤(2)获得的玉米糊化乳滴入步骤(1)中的机油乳化物，在50-55℃在搅拌速度为500rpm下搅拌反应5h后进行离心，滤饼用乙酸乙酯、无水乙醇和丙酮依次洗涤，然后在40-45℃下干燥9h即得多孔淀粉，测定其平均粒径为87nm，孔隙率为95.3％。
实施例2
本实施例提供的多孔淀粉，采用以下方法制备：
(1)称取1000g机油置于容器中，加入20g司盘80，开启搅拌，转速为300rpm，升温至50-55℃继续搅拌分散10min得到机油乳化物，保温备用；
(2)称取400g质量浓度为2％的NaOH水溶液置于容器中，向其中依次加入28g玉米淀粉、6.5g三偏磷酸钠和8.4g聚乙二醇4000，搅拌15min，转速为200rpm得到玉米淀粉糊化乳；
(3)将步骤(2)获得的玉米糊化乳滴入步骤(1)中的机油乳化物，在50-55℃在搅拌速度为500rpm下搅拌反应4h后进行离心，滤饼用乙酸乙酯、无水乙醇和丙酮依次洗涤，然后在40-45℃下干燥8h即得，测定平均粒径为91nm，孔隙率为90.7％。
实施例3
本实施例提供的多孔淀粉，采用以下方法制备：
(1)称取1000g机油置于容器中，加入30g司盘80，开启搅拌，转速为300rpm，升温至50-55℃继续搅拌分散10min得到机油乳化物，保温备用；
(2)称取450g质量浓度为1％的NaOH水溶液置于容器中，向其中依次加入29g玉米淀粉、6.5g三偏磷酸钠和9.4g聚乙二醇4000，搅拌15min，转速为200rpm得到玉米淀粉糊化乳；
(3)将步骤(2)获得的玉米糊化乳滴入步骤(1)中的机油乳化物，在50-55℃在搅拌速度为500rpm下搅拌反应4h后进行离心，滤饼用乙酸乙酯、无水乙醇和丙酮依次洗涤，然后在40-45℃下干燥9h即得，测定平均粒径为94nm，孔隙率为87.6％。
实施例4
本实施例提供的安全环保的煤矿许用乳化炸药，其制备方法为：在8.5份水中依次加入4.5份氯化钾、6份硝酸钠和71份硝酸铵，加料完成后开始升温并搅拌，升温至85-90℃时得到水相，保温备用；将0.5份机油和3.5份复合蜡升温融化，加入2.5份司盘80，升温至85-90℃得油相；将配制的油相中滴入上述水相，在85-90℃下搅拌均匀获得乳胶基质，向乳胶基质中加入1.5份多孔淀粉(实施例1)，搅拌均匀，进行装药包装即得的煤矿许用乳化炸药，测得敏化温度为55℃，出药密度为1.18g/cm3，按φ32mm/300g规格装药，测定性能，其殉爆距离为4cm，猛度为17.8mm，爆速为5020m/s。
实施例5
本实施例提供的安全环保的煤矿许用乳化炸药，其制备方法为：在11份水中依次加入5份氯化钾、8份硝酸钠和65份硝酸铵，加料完成后开始升温并搅拌，升温至85-90℃时得到水相，保温备用；将1份机油和4份复合蜡升温融化，加入3份司盘80，升温至85-90℃得油相；将配制的油相中滴入上述水相，在85-90℃下搅拌均匀获得乳胶基质，向乳胶基质中加入2份多孔淀粉(实施例3)，搅拌均匀，进行装药包装即得的煤矿许用乳化炸药，测得敏化温度为53℃，出药密度为1.15g/cm3，按φ32mm/300g规格装药，测定性能，其殉爆距离为4cm，猛度为17.5mm，爆速为4965m/s。
实施例6
本实施例提供的安全环保的煤矿许用乳化炸药，其制备方法为：在8份水中依次加入3份氯化钾、7份硝酸钠和75份硝酸铵，加料完成后开始升温并搅拌，升温至85-90℃时得到水相，保温备用；将0.5份机油和3份复合蜡升温融化，加入2.5份司盘80，升温至85-90℃得油相；将配制的油相中滴入上述水相，在85-90℃下搅拌均匀获得乳胶基质，向乳胶基质中加入1份多孔淀粉(实施例2)，搅拌均匀，进行装药包装即得的煤矿许用乳化炸药，测得敏化温度为54℃，出药密度为1.17g/cm3，按φ32mm/300g规格装药，测定性能，其殉爆距离为4cm，猛度为18.2mm，爆速为4979m/s。
实施例7
本实施例提供的安全环保的煤矿许用乳化炸药，其制备方法为：在13份水中依次加入6份氯化钾、12份硝酸钠和65份硝酸铵，加料完成后开始升温并搅拌，升温至85-90℃时得到水相，保温备用；将0.5份机油和3.5份复合蜡升温融化，加入2.5份司盘80，升温至85-90℃得油相；将配制的油相中滴入上述水相，在85-90℃下搅拌均匀获得乳胶基质，向乳胶基质中加入1.5份多孔淀粉(实施例2)，搅拌均匀，进行装药包装即得的煤矿许用乳化炸药，测得敏化温度为55℃，出药密度为1.14g/cm3，按φ32mm/300g规格装药，测定性能，其殉爆距离为4cm，猛度为17.5mm，爆速为5080m/s。