阅读说明：本技术 一种可快速调节硬度和粘度的乳化炸药及其制备方法 (Emulsion explosive capable of quickly adjusting hardness and viscosity and preparation method thereof ) 是由 陈龙 于 2020-06-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可快速调节硬度和粘度的乳化炸药及其制备方法,它通过在乳化炸药油相中添加羧基化合物,以该油相制备乳胶基质,在敏化剂溶液中添加金属氢氧化物,用该敏化剂溶液与上述乳胶基质混合,使得乳胶基质中的羧基化合物和金属氢氧化物反应生成固体产物羧酸盐,从而提高乳化炸药的粘度和硬度。本发明可在20s内实现乳化炸药的粘度调节,40℃下现场混装乳化炸药粘度可调范围为30000CP～200000CP,25℃下卷装乳化炸药硬度可调范围为9mm～38mm；具有调节速度快,调节范围广的特点。本发明在不增加乳化炸药设备泵送压力的情况下,解决了现有卷状乳化炸药在生产和使用过程中药态较软的问题,同时也解决了现有现场混装乳化炸药向上孔装药的漏药问题。(The invention discloses an emulsion explosive capable of quickly adjusting hardness and viscosity and a preparation method thereof. The invention can realize the viscosity adjustment of the emulsion explosive within 20s, the adjustable range of the viscosity of the on-site mixed emulsion explosive at 40 ℃ is 30000 CP-200000 CP, and the adjustable range of the hardness of the packaged emulsion explosive at 25 ℃ is 9 mm-38 mm; has the characteristics of high adjusting speed and wide adjusting range. Under the condition of not increasing the pumping pressure of emulsion explosive equipment, the invention solves the problem that the existing coiled emulsion explosive is soft in the production and use processes, and also solves the problem of explosive leakage of the existing on-site mixed emulsion explosive loaded into an upper hole.)

一种可快速调节硬度和粘度的乳化炸药及其制备方法

技术领域

本发明属于民用爆破器材领域，具体涉及一种可快速调节硬度和粘度的乳化炸药及其制备方法。

背景技术

现有包装型乳化炸药基质粘度小，使得药卷软易变形，特别是直径大于40mm药卷，由于药卷软，导致生产线自动包装工序出错率大幅升高，人工干预频繁，给生产带来困难。同时，较软的药态使得爆破现场装药困难，严重影响装药的效率和装药量的控制，从而增加装药成本。

现有技术是通过提高乳化炸药中乳化剂和微晶蜡的含量来提升乳胶基质的粘度和硬度。但是，乳胶基质粘度和硬度提升后会在生产过程中增加设备的泵送压力，产能无法达到理想状态。这种牺牲产能来提升炸药粘度和硬度的方法不被企业所接受，且不利于生产安全。

现有的现场混装炸药技术，若基质粘度过大，降低了乳胶基质的泵送效率，并且使得装药设备中乳胶基质挂壁严重，增加处理成本，不利于安全。若基质粘度过小，敏化后不利于固留气泡，炸药性能低，在井下向上孔装药时，炸药容易从炮孔中漏出，装填不到位，影响爆破效果，威胁到井下爆破作业安全。

目前，解决上述问题的技术思路是通过采用低粘度的机械油和降低乳化剂的含量来制备低粘度乳胶基质，然后将含有Mg²⁺、Al³⁺、Ca²⁺的化合物的敏化剂水溶液与低粘度乳胶基质在装药设备的末端混合器内发生交联反应来提高乳化炸药的粘度，该方法理论上具有一定的可行性，但粘度指数调节速率较慢，调节效果不佳，目前并未普及。

因而，研发出一种安全性更好、产能达到理想状态、能够满足市场需求、能快速调节硬度和粘度的乳化炸药具有非常重要的意义。

发明内容

针对现有乳化炸药生产应用技术中存在的上述不足，本发明提供一种可快速调节硬度和粘度的乳化炸药及其制备方法，解决现有卷状乳化炸药在生产和使用过程中药态较软的问题，同时也解决了现有现场混装乳化炸药向上孔装药的漏药问题。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可快速调节硬度和粘度的乳化炸药，所述乳化炸药由质量比为96～99.7：0.3～4的乳胶基质和敏化剂溶液组成；

所述乳胶基质由质量比为92.5～95：5～7.5的水相溶液和油相溶液组成；

所述水相溶液质量份数计包括以下组分：65～85份的硝酸铵、0～12.9份的硝酸钠、0.1～1份的酸性化合物、8～22份的水；

所述油相溶液质量份数计包括以下组分：0～60份的可燃物、20～80份的羧基化合物、20～50份的乳化剂；

所述敏化剂溶液质量份数计包括以下组分：1～31.3份的氢氧化物、2～35份的亚硝酸钠、50～93.4份的水。

更优选的，所述酸性化合物为柠檬酸、硝酸、磷酸、硫酸中的一种或多种。

更优选的，所述可燃物为石蜡、微晶蜡、蜂蜡、机油、凡士林、白油、沥青、松香中的一种或多种。

更优选的，所述羧基化合物为长链脂肪酸、长链脂肪酸的多聚物中的一种或多种；所述长链脂肪酸、长链脂肪酸的多聚物包括油酸、亚油酸、硬脂酸、亚麻酸、二聚酸等。

更优选的，所述乳化剂为聚异丁烯丁二酸酐衍生物、失水山梨醇单油酸酯中的一种或多种；所述聚异丁烯丁二酸酐衍生物包括聚异丁烯丁二酸三乙醇胺酯、聚异丁烯丁二酸甘油酯、聚异丁烯丁二酸二乙醇胺酯、聚异丁烯丁二酸失水山梨醇酯、聚异丁烯丁二酸山梨醇酯等。

更优选的，所述氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种。

一种可快速调节硬度和粘度的乳化炸药的制备方法，包括如下步骤：

(1)水相制备：按上述配比将硝酸铵、硝酸钠、酸性化合物和水搅拌均匀，加热，保温，得到水相溶液；

(2)油相制备：按上述配比将可燃物、羧基化合物、乳化剂搅拌均匀，加热，保温，得到油相溶液；

(3)敏化剂制备：按上述配比将氢氧化物、亚硝酸钠和水搅拌均匀，得到敏化剂溶液；

(4)乳胶基质制备：将步骤（1）得到水相溶液和步骤（2）得到的油相溶液以质量比为92.5～95：5～7.5的配比送入乳化器充分乳化，制得乳胶基质；

(5)敏化：将步骤（4）得到的乳胶基质和步骤（3）得到的敏化剂溶液以质量比为96～99.7：0.3～4的配比充分混合，即完成了乳胶基质的敏化，制得乳化炸药。

更优选的，所述步骤（1）中的加热温度为80～110℃。

更优选的，所述步骤（2）中的加热温度为50～110℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过在乳化炸药油相中添加羧基化合物，并以该油相制备出低粘度乳胶基质。同时，在敏化剂水溶液中添加金属氢氧化物。用该敏化剂水溶液与上述乳胶基质通过敏化机混合，使得乳胶基质中的羧基化合物和金属氢氧化物反应生成固体产物羧酸盐；从而提高乳化炸药的粘度和硬度。本发明是在乳化炸药制作的最后工序，将添加了金属氢氧化物的敏化剂水溶液与低粘度乳胶基质混合来达到增加乳化炸药的粘度和硬度的目的。在生产过程中不需要增加乳胶基质的粘度，因此不会造成设备泵送压力增加。

2、本发明可在20s内实现乳化炸药的粘度调节，40℃下现场混装乳化炸药粘度可调范围为30000CP～200000CP。具有调节速度快、调节范围广的特点。同时，本发明可通过降低乳化剂的使用量制造粘度更小、流动性更好的乳胶基质，将其存放于大型储罐中，使用时泵送到装药设备中，提高生产效率，节省生产成本。

3、本发明生产的乳化炸药的硬度和粘度都能满足乳化炸药生产和使用的需求，减少了生产线自动包装工序出错率和人工干预程度，提高了生产安全，同时也保证了爆破效果，降低了爆破作业的安全问题。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

第一步，称取650kg硝酸铵、129kg硝酸钠、1kg硝酸、220kg水加入到水相罐中搅拌均匀，加热至80℃后保温待用。称取60.86kg油酸、1kg亚油酸、1kg硬脂酸、1kg亚麻酸、1kg二聚酸、1kg失水山梨醇单油酸酯、15.22kg聚异丁烯丁二酸三乙醇胺酯加入到小型油相罐中搅拌均匀，加热至50℃后保温待用。称取2.15kg氢氧化钠、1kg氢氧化钾、0.9kg亚硝酸钠和40.95kg水加入到敏化剂罐，搅拌溶解后备用。

第二步，将上述配置完成后的水相材料和油相材料通过乳化器乳化形成油包水型乳胶基质，将生产出的乳胶基质直接泵入现场混装车基质料仓中。此时乳胶基质温度为80℃左右。取基质测其40℃粘度为30000CP，将上述乳胶基质冷却至40℃后，准备进行垂直向上孔装药。

第三步，开启装药设备，将上述敏化剂水溶液和乳胶基质分别输送到装药管道中，两者在装药设备末端的静态混合器内均匀混合，此时基质输送泵的压力为0.75MPa左右，20s后测定乳化炸药的粘度为110000CP，20min后测定乳化炸药的密度为1.12g/cm³，爆速为4850m/s。装药完成后，经检查，炮孔无漏药现象，装药设备的基质料仓内无残留挂壁现象。

实施例2

第一步，称取700kg硝酸铵、100kg硝酸钠、3kg柠檬酸、197kg水加入到水相罐中搅拌均匀，加热至110℃后保温待用。称取6.95kg白油、27.8kg油酸和34.759kg聚异丁烯丁二酸甘油酯加入到小型油相罐中搅拌均匀，加热至80℃后保温待用。称取0.21kg氢氧化钠、1.2kg亚硝酸钠和19.98kg水加入到敏化剂罐，搅拌溶解后备用。

第二步，将上述配置完成后的水相材料和油相材料通过乳化器乳化形成油包水型乳胶基质，将生产出的乳胶基质直接泵入现场混装车基质料仓中。此时乳胶基质温度为110℃左右。取基质测其40℃粘度为40000CP，将上述乳胶基质冷却至40℃后，准备进行垂直向上孔装药。

第三步，开启装药设备，将上述敏化剂水溶液和乳胶基质分别输送到装药管道中，两者在装药设备末端的静态混合器内均匀混合，此时基质输送泵的压力为0.80MPa左右，20s后测定乳化炸药的粘度为70000CP，20min后测定乳化炸药的密度为1.13g/cm³，爆速为4920m/s。装药完成后，经检查，炮孔无漏药现象，装药设备的基质料仓内无残留挂壁现象。

实施例3

第一步，称取700kg硝酸铵、100kg硝酸钠、3kg柠檬酸、197kg水加入到水相罐中搅拌均匀，加热至100℃后保温待用。称取46.27kg油酸、19.83kg聚异丁烯丁二酸二乙醇胺酯加入到小型油相罐中搅拌均匀，加热至80℃后保温待用。称取3.14kg氢氧化钠、1.2kg亚硝酸钠和16.982kg水加入到敏化剂罐，搅拌溶解后备用。

第二步，将上述配置完成后的水相材料和油相材料通过乳化器乳化形成油包水型乳胶基质，将生产出的乳胶基质直接泵入现场混装车基质料仓中。此时乳胶基质温度为100℃左右。取基质测其40℃粘度为32000CP，将上述乳胶基质冷却至40℃后，准备进行垂直向上孔装药。

第三步，开启装药设备，将上述敏化剂水溶液和乳胶基质分别输送到装药管道中，两者在装药设备末端的静态混合器内均匀混合，此时基质输送泵的压力为0.72MPa左右，20s后测定乳化炸药的粘度为130000CP，20min后测定乳化炸药的密度为1.15g/cm³，爆速为4810m/s。装药完成后，经检查，炮孔无漏药现象，装药设备的基质料仓内无残留挂壁现象。

实施例4

第一步，称取680kg硝酸铵、120kg硝酸钠、2kg柠檬酸、198kg水加入到水相罐中搅拌均匀，加热至90℃后保温待用。称取20.855kg白油、27.8kg油酸、20.855kg聚异丁烯丁二酸失水山梨醇酯加入到小型油相罐中搅拌均匀，加热至100℃后保温待用。称取3.94kg氢氧化钠、1.3kg亚硝酸钠和26.845kg水加入到敏化剂罐，搅拌溶解后备用。

第二步，将上述配置完成后的水相材料和油相材料通过乳化器乳化形成油包水型乳胶基质，此时乳胶基质温度为90℃左右。取基质测其40℃粘度为33000CP。将上述乳胶基质冷却至40℃后，准备进行垂直向上孔装药。

第三步，开启装药设备，将上述敏化剂水溶液和乳胶基质分别输送到装药管道中，两者在装药设备末端的静态混合器内均匀混合，此时基质输送泵的压力为0.73MPa左右，20s后测定乳化炸药的粘度为150000CP，20min后测定乳化炸药的密度为1.15g/cm³，爆速为5320m/s。装药完成后，经检查，炮孔无漏药现象，装药设备的基质料仓内无残留挂壁现象。

实施例5

第一步，称取850kg硝酸铵、8kg柠檬酸、1kg磷酸、0.5kg硝酸、0.5kg硫酸和140kg水加入到水相罐中搅拌均匀，加热至110℃后保温待用。称取10.52kg油酸、5kg蜂蜡、5kg石蜡、5kg白油、5kg微晶蜡、5kg机油、2kg沥青、1.58kg松香、3kg凡士林、5kg失水山梨醇单油酸酯、5kg聚异丁烯丁二酰亚胺加入到小型油相罐中搅拌均匀，加热至110℃后保温待用。称取0.474kg氢氧化钠、1.1kg亚硝酸钠和1.58kg水加入到敏化剂罐，搅拌溶解后备用。

第二步，将上述配置完成后的水相材料和油相材料通过乳化器乳化形成油包水型乳胶基质，此时乳胶基质温度为110℃左右。取基质测其25℃硬度（针入度）为26mm。

第三步，将上述敏化剂水溶液和乳胶基质分别输送到敏化机中，两者在敏化机内均匀混合，从敏化机出口取半成品，冷却后测定其25℃硬度为12mm，50℃下粘度为68000CP，放置24h后测定乳化炸药的密度为1.15g/cm³,爆速为5580m/s。

实施例6

第一步，称取817kg硝酸铵、100kg硝酸钠、3kg柠檬酸、80kg水加入到水相罐中搅拌均匀，加热至110℃后保温待用。称取13.9kg二聚酸、10kg微晶蜡、20kg石蜡、5kg凡士林、6.7kg机油、13.9kg聚异丁烯丁二酸山梨醇酯加入到小型油相罐中搅拌均匀，加热至100℃后保温待用。称取1.67kg氢氧化钠、1.0kg亚硝酸钠和2.67kg水加入到敏化剂罐，搅拌溶解后备用。

第二步，将上述配置完成后的水相材料和油相材料通过乳化器乳化形成油包水型乳胶基质，此时乳胶基质温度为114℃左右。取基质测其25℃硬度（针入度）为28mm。

第三步，将上述敏化剂水溶液和乳胶基质分别输送到敏化机中，两者在敏化机内均匀混合，从敏化机出口取半成品，冷却后测定其25℃硬度为9mm，50℃下粘度为110000CP，放置24h后测定乳化炸药的密度为1.13g/cm³,爆速为5180m/s。

表1为本发明实施例的性能测试表。

注：现场混装车基质和炸药粘度测试温度为40℃；

卷状乳化炸药粘度测试温度为50℃；

卷状乳化炸药硬度测试温度为25℃。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。