一种高性能煤矿用乳化炸药
阅读说明：本技术 一种高性能煤矿用乳化炸药 (High-performance emulsion explosive for coal mine ) 是由 许雷生 殷军君 贾建强 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高性能煤矿用乳化炸药,该乳化炸药按质量份数计包括等比例混合的甲乙两组分,其中：甲组分按质量份数计包括以下组分：硝酸铵：40-45份,硝酸钠：6-7份,复合乳化剂：3-5份,氯化钠：3-5份,微晶蜡：1-3份,氯化石蜡：1-2份,水：5-7份,助溶剂：1-2份,消焰剂：8-11份,敏化剂：0.5-1份；乙组分按质量份数计包括以下组分：硝酸铵：30-40份,尿素：7-11份,高氯酸铵：10-13份,晶型改性剂：3-6份,水：8-10份,发泡剂：0.2-0.4份,发泡促进剂：0.1-0.3份,乳化剂：4-7份,表面活性剂：0.5-1.0份,油相材料：10-15份；该乳化炸药,爆炸性良好,安全性好,烟少,稳定性好,成本低廉。(The invention discloses a high-performance emulsion explosive for coal mines, which comprises a first component and a second component which are mixed in equal proportion according to parts by mass, wherein the first component comprises the following components in parts by mass: the component A comprises the following components in parts by weight: ammonium nitrate: 40-45 parts of sodium nitrate: 6-7 parts of a composite emulsifier: 3-5 parts of sodium chloride: 3-5 parts of microcrystalline wax: 1-3 parts of chlorinated paraffin: 1-2 parts of water: 5-7 parts of cosolvent: 1-2 parts of flame retardant: 8-11 parts, sensitizer: 0.5-1 part; the component B comprises the following components in parts by mass: ammonium nitrate: 30-40 parts of urea: 7-11 parts of ammonium perchlorate: 10-13 parts of a crystal form modifier: 3-6 parts of water: 8-10 parts of foaming agent: 0.2-0.4 part of foaming promoter: 0.1-0.3 part, emulsifier: 4-7 parts of surfactant: 0.5-1.0 part of oil phase material: 10-15 parts; the emulsion explosive has the advantages of good explosiveness, good safety, less smoke, good stability and low cost.)
技术领域
本发明涉及一种炸药，具体涉及一种高性能煤矿用乳化炸药。
背景技术
乳化炸药是泛指一类用乳化技术制备的使氧化剂盐类水溶液的微滴，均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，形成一种油包水型（W/O）的乳胶状含水工业炸药，乳化炸药是含水炸药的一种。
乳化炸药是20世纪70年代才发展起来的新产品。1969年美国的Blabm首先比较全面地阐述了乳化炸药技术，最早的乳化炸药是非雷管敏感的，使用时必须借助中继起爆药来引爆。后来，随着对乳化炸药研究的深入，后期研究出来的乳化炸药同样具有雷管感度，而且具有很好的抗水性，其爆炸性能好，机械感度低以及安全性好等优点，同时成本低于水胶炸药。目前，乳化炸药在国内外得到广泛的应用。
我国煤矿许用炸药按瓦斯安全性进行分级，其分级规定在标准MT．61．1997中表明，共分为五级：一级煤矿许用炸药，可用于低瓦斯矿；二级煤矿许用炸药，一般可用于高瓦斯矿井；三级煤矿许用炸药，可用于瓦斯与煤突出矿井；还有四级煤矿许用炸药和五级煤矿许用炸药。煤矿许用炸药都属于第一类炸药，或称为安全炸药，但我国现用的煤矿许用乳化炸药安全性最高的等级是三级，与国外相比，其安全性等级至多达到国外中等安全水平。因此，研究和开发安全性更高、性能更优的煤矿用乳化炸药产品，进一步提高我国煤矿许用型乳化炸药安全等级具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种高性能煤矿用乳化炸药，该乳化炸药，爆炸性良好，安全性好，烟少，稳定性好，成本低廉。
本发明解决以上技术问题的技术方案是：
一种高性能煤矿用乳化炸药，该乳化炸药按质量份数计包括等比例混合的甲乙两组分，其中：
甲组分按质量份数计包括以下组分：
硝酸铵：40-45份，硝酸钠：6-7份，复合乳化剂：3-5份，氯化钠：3-5份，微晶蜡：1-3份，氯化石蜡：1-2份，水：5-7份，助溶剂：1-2份，消焰剂：8-11份，敏化剂：0.5-1份；
乙组分按质量份数计包括以下组分：
硝酸铵：30-40份，尿素：7-11份，高氯酸铵：10-13份，晶型改性剂：3-6份，水：8-10份，发泡剂：0.2-0.4份，发泡促进剂：0.1-0.3份，乳化剂：4-7份，表面活性剂：0.5-1.0份，油相材料：10-15份。
本发明进一步限定的技术方案：
前述高性能煤矿用乳化炸药中，助溶剂为尿素；消焰剂为NaCl和KCl复配而成，按质量比计NaCl：KCl=2:1；敏化剂为N,N- 二亚硝基五亚甲基四胺与水的混合物，按质量比计N,N-二亚硝基五亚甲基四胺：水= 1:2。
前述高性能煤矿用乳化炸药中，复合乳化剂按质量份数计，改性大豆磷脂：40-50份，高粘度乳化剂Span-80：20-30份，聚烯烃衍生物LR-1：15-17份，其中：
所述复合乳化剂的制备具体如下：将改性大豆磷脂、高粘度乳化剂Span-80及聚烯烃衍生物（LR-1）送入反应器中，在真空条件下先以100-150r/min的速度搅拌10-15min，然后提速至250-300 r/min的速度搅拌10-12min，最后调节至400-500 r/min的速度搅拌10-15min，充分搅拌均匀后即可得到复合乳化剂。
前述高性能煤矿用乳化炸药中，发泡剂为木质素和十二烷基硫酸钠混合而成，按质量比计木质素：十二烷基硫酸钠=1:10-11。
前述高性能煤矿用乳化炸药中，发泡促进剂为醋酸或硫酸；所述的晶型改性剂为甲基萘磺酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的一种；所述乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺等比例混合；所述表面活性剂为亚甲基双萘磺酸钠；所述的油相材料为石蜡、地蜡、松香、聚乙烯及机油的混合物。
前述高性能煤矿用乳化炸药中，该乳化炸药的制备方法具体包括以下步骤：
（1）将硝酸铵、硝酸钠、氯化钠、助溶剂、水混合均匀，加热至110-123℃，保温20-30min，过滤后得到水相；
（2）将微晶蜡、氯化石蜡、复合乳化剂、消焰剂、敏化剂混合均匀，加热至80-85℃，保温10-15min，然后过滤得到油相；
（3）将步骤（2）得到的油相加入到乳化器中，开启乳化器，再加入步骤（1）的水相，告诉搅拌得到乳胶基质，乳胶基质温度为70-75℃；
（4）将步骤（3）得到的乳胶基质冷却至40-50℃，将乳胶基质送至敏化机中，然后将密度调节剂加入敏化机中敏化，敏化温度为50-55℃，敏化1-2min，混合均匀冷却至室温出料；
（5）将硝酸铵、尿素、高氯酸铵、水放入溶解罐中溶解混合均匀，加热至80-89℃，保温10-12min，过滤后存储于储罐中；
（6）将油相材料、表面活性剂、发泡剂、发泡促进剂、乳化剂混合均匀，然后再加入晶型改性剂，混合均匀，加热至100-105℃，保温10-13min，过滤后置于存储罐中；
（7）将步骤（6）得到溶液加入连续乳化机中，开启乳化机，再加入步骤（5）中的溶液，在乳化机的搅拌下得到乳胶基质，乳胶基质温度为60-65℃，乳化基质在敏化机中敏化，敏化温度为80-85℃，过60-80目滤网过料出料；
（8）将步骤（7）的物料与步骤（4）的物料混合均匀，利用装药机装成不同规格中空的药剂卷，并窝口，即得煤矿许用乳化炸药成品，装药温度为53℃-55℃；药卷密度：0.95g/cm3～1.05g/cm 3 。
本发明的有益效果是：
本发明表面活性剂与乳化剂的组合对硝酸铵热稳定性影响不大，不会加速氧化剂的分解，且两者复配在一起乳化力更好，储存更稳定；高氯酸铵不但可以作为火箭推进剂使用，也可以单独和其他炸药配合做炸药使用。
本发明中硝酸铵，硝酸钠，硝酸钠可以提供部分氧，起部分“消焰”及降低析晶点作用，尽量提高硝酸铵含量,减少硝酸钠含量,有利于提高爆轰感度的稳定性。
本发明通过对原材料的合理配置，以及根据化学敏化的特点控制好生产过程中水相温度、水相密度、水相析晶点、敏化前后温度等工艺，能较好地提煤矿乳化炸药的爆炸性能稳定性和贮蓄期稳定性。
本发明中添加了晶型改性剂，作为硝酸铵的晶型改性剂，用以控制硝酸铵的晶粒发育，避免出现方形或柱状大颗粒，从而改善炸药的可塑性，提高其爆轰敏感度。
本发明中添加了消焰剂，消焰剂能够在乳化炸药爆炸时降低其爆温和爆热, 缩短爆炸火焰的长度和保持时间，从而保证其可燃气安全度且消焰剂由NaCl和KCl复配而成降低成本消焰效果更好；同时，本发明中的消焰剂全部加入了氧化剂溶液中，此方式既能满足物理敏化产品又能适应化学敏化产品要求，产品质量稳定，操作方便，消焰剂用量又少，消焰效果好，安全度高；
而乳化炸药中的消焰剂主要溶解在氧化剂水溶液中时，在爆炸过程中形成微小晶粒，具有较大的比表面积，分散均匀，消焰效果好；适量的消焰剂可以保证煤矿许用乳化炸药的安全度，但过量又会使爆轰感度和爆炸威力降低，因此消焰剂的添加量应以满足煤矿许用乳化炸药的安全性为准。
本发明粉状乳化炸药它爆炸性能良好， 安全性好， 烟少， 稳定性好， 贮存性能好，成本低廉，本发明通过对炸药的配方和制备工艺进行改进和全新配比，使产品的性能更为优异和符合生产用需求。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种高性能煤矿用乳化炸药，该乳化炸药按质量份数计包括等比例混合的甲乙两组分，其中：
甲组分按质量份数计包括以下组分：
硝酸铵：40份，硝酸钠：6份，复合乳化剂：3份，氯化钠：3份，微晶蜡：1份，氯化石蜡：1份，水：5份，助溶剂：1份，消焰剂：8份，敏化剂：0.5份；
乙组分按质量份数计包括以下组分：
硝酸铵：30份，尿素：7份，高氯酸铵：10份，晶型改性剂：3份，水：8份，发泡剂：0.2份，发泡促进剂：0.1份，乳化剂：4份，表面活性剂：0.5份，油相材料：10份。
在本实施例中，助溶剂为尿素；消焰剂为NaCl和KCl复配而成，按质量比计NaCl：KCl=2:1；敏化剂为N,N- 二亚硝基五亚甲基四胺与水的混合物，按质量比计N,N- 二亚硝基五亚甲基四胺：水= 1:2。
在本实施例中，复合乳化剂按质量份数计，改性大豆磷脂：40份，高粘度乳化剂Span-80：20份，聚烯烃衍生物LR-1：15份，其中：
复合乳化剂的制备具体如下：将改性大豆磷脂、高粘度乳化剂Span-80及聚烯烃衍生物（LR-1）送入反应器中，在真空条件下先以100r/min的速度搅拌10min，然后提速至250r/min的速度搅拌10min，最后调节至400 r/min的速度搅拌10min，充分搅拌均匀后即可得到复合乳化剂。
在本实施例中，发泡剂为木质素和十二烷基硫酸钠混合而成，按质量比计木质素：十二烷基硫酸钠=1:10。
在本实施例中，发泡促进剂为醋酸；晶型改性剂为甲基萘磺酸钠；乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺等比例混合；表面活性剂为亚甲基双萘磺酸钠；油相材料为石蜡、地蜡、松香、聚乙烯及机油的混合物。
在本实施例中，该乳化炸药的制备方法具体包括以下步骤：
（1）将硝酸铵、硝酸钠、氯化钠、助溶剂、水混合均匀，加热至110℃，保温20min，过滤后得到水相；
（2）将微晶蜡、氯化石蜡、复合乳化剂、消焰剂、敏化剂混合均匀，加热至80℃，保温10-15min，然后过滤得到油相；
（3）将步骤（2）得到的油相加入到乳化器中，开启乳化器，再加入步骤（1）的水相，告诉搅拌得到乳胶基质，乳胶基质温度为70℃；
（4）将步骤（3）得到的乳胶基质冷却至40℃，将乳胶基质送至敏化机中，然后将密度调节剂加入敏化机中敏化，敏化温度为50℃，敏化1min，混合均匀冷却至室温出料；
（5）将硝酸铵、尿素、高氯酸铵、水放入溶解罐中溶解混合均匀，加热至80℃，保温10min，过滤后存储于储罐中；
（6）将油相材料、表面活性剂、发泡剂、发泡促进剂、乳化剂混合均匀，然后再加入晶型改性剂，混合均匀，加热至100℃，保温10min，过滤后置于存储罐中；
（7）将步骤（6）得到溶液加入连续乳化机中，开启乳化机，再加入步骤（5）中的溶液，在乳化机的搅拌下得到乳胶基质，乳胶基质温度为60℃，乳化基质在敏化机中敏化，敏化温度为80℃，过60目滤网过料出料；
（8）将步骤（7）的物料与步骤（4）的物料混合均匀，利用装药机装成不同规格中空的药剂卷，并窝口，即得煤矿许用乳化炸药成品，装药温度为53℃；药卷密度：0.95g/cm3 。
实施例2
本实施例提供一种高性能煤矿用乳化炸药，该乳化炸药按质量份数计包括等比例混合的甲乙两组分，其中：
甲组分按质量份数计包括以下组分：
硝酸铵：45份，硝酸钠：7份，复合乳化剂： 5份，氯化钠： 5份，微晶蜡：3份，氯化石蜡：2份，水：7份，助溶剂： 2份，消焰剂： 11份，敏化剂： 1份；
乙组分按质量份数计包括以下组分：
硝酸铵：40份，尿素：11份，高氯酸铵：13份，晶型改性剂：6份，水：10份，发泡剂：0.4份，发泡促进剂：0.3份，乳化剂：7份，表面活性剂：1.0份，油相材料：15份。
在本实施例中，助溶剂为尿素；消焰剂为NaCl和KCl复配而成，按质量比计NaCl：KCl=2:1；敏化剂为N,N- 二亚硝基五亚甲基四胺与水的混合物，按质量比计N,N- 二亚硝基五亚甲基四胺：水= 1:2。
在本实施例中，复合乳化剂按质量份数计，改性大豆磷脂： 50份，高粘度乳化剂Span-80： 30份，聚烯烃衍生物LR-1：17份，其中：
复合乳化剂的制备具体如下：将改性大豆磷脂、高粘度乳化剂Span-80及聚烯烃衍生物（LR-1）送入反应器中，在真空条件下先以150r/min的速度搅拌15min，然后提速至300 r/min的速度搅拌12min，最后调节至500 r/min的速度搅拌15min，充分搅拌均匀后即可得到复合乳化剂。
在本实施例中，发泡剂为木质素和十二烷基硫酸钠混合而成，按质量比计木质素：十二烷基硫酸钠=1:10。
在本实施例中，发泡促进剂为硫酸；晶型改性剂为十二烷基磺酸钠；乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺等比例混合；表面活性剂为亚甲基双萘磺酸钠；油相材料为石蜡、地蜡、松香、聚乙烯及机油的混合物。
在本实施例中，该乳化炸药的制备方法具体包括以下步骤：
（1）将硝酸铵、硝酸钠、氯化钠、助溶剂、水混合均匀，加热至123℃，保温30min，过滤后得到水相；
（2）将微晶蜡、氯化石蜡、复合乳化剂、消焰剂、敏化剂混合均匀，加热至85℃，保温15min，然后过滤得到油相；
（3）将步骤（2）得到的油相加入到乳化器中，开启乳化器，再加入步骤（1）的水相，告诉搅拌得到乳胶基质，乳胶基质温度为75℃；
（4）将步骤（3）得到的乳胶基质冷却至50℃，将乳胶基质送至敏化机中，然后将密度调节剂加入敏化机中敏化，敏化温度为55℃，敏化2min，混合均匀冷却至室温出料；
（5）将硝酸铵、尿素、高氯酸铵、水放入溶解罐中溶解混合均匀，加热至89℃，保温12min，过滤后存储于储罐中；
（6）将油相材料、表面活性剂、发泡剂、发泡促进剂、乳化剂混合均匀，然后再加入晶型改性剂，混合均匀，加热至105℃，保温13min，过滤后置于存储罐中；
（7）将步骤（6）得到溶液加入连续乳化机中，开启乳化机，再加入步骤（5）中的溶液，在乳化机的搅拌下得到乳胶基质，乳胶基质温度为65℃，乳化基质在敏化机中敏化，敏化温度为85℃，过80目滤网过料出料；
（8）将步骤（7）的物料与步骤（4）的物料混合均匀，利用装药机装成不同规格中空的药剂卷，并窝口，即得煤矿许用乳化炸药成品，装药温度为55℃；药卷密度：1.05g/cm 3 。
实施例3
本实施例提供一种高性能煤矿用乳化炸药，该乳化炸药按质量份数计包括等比例混合的甲乙两组分，其中：
甲组分按质量份数计包括以下组分：
硝酸铵：42份，硝酸钠：6份，复合乳化剂：4份，氯化钠：4份，微晶蜡：2份，氯化石蜡：2份，水：6份，助溶剂：2份，消焰剂：9份，敏化剂：0.8份；
乙组分按质量份数计包括以下组分：
硝酸铵：35份，尿素：8份，高氯酸铵：12份，晶型改性剂：5份，水：9份，发泡剂：0.3份，发泡促进剂：0.2份，乳化剂：5份，表面活性剂：0.8份，油相材料：12份。
在本实施例中，助溶剂为尿素；消焰剂为NaCl和KCl复配而成，按质量比计NaCl：KCl=2:1；敏化剂为N,N- 二亚硝基五亚甲基四胺与水的混合物，按质量比计N,N- 二亚硝基五亚甲基四胺：水= 1:2。
在本实施例中，复合乳化剂按质量份数计，改性大豆磷脂：45份，高粘度乳化剂Span-80：25份，聚烯烃衍生物LR-1：16份，其中：
复合乳化剂的制备具体如下：将改性大豆磷脂、高粘度乳化剂Span-80及聚烯烃衍生物（LR-1）送入反应器中，在真空条件下先以120r/min的速度搅拌13min，然后提速至280 r/min的速度搅拌11min，最后调节至450 r/min的速度搅拌13min，充分搅拌均匀后即可得到复合乳化剂。
在本实施例中，发泡剂为木质素和十二烷基硫酸钠混合而成，按质量比计木质素：十二烷基硫酸钠=1:10。
在本实施例中，发泡促进剂为硫酸；晶型改性剂为十二烷基苯磺酸钠；乳化剂为失水山梨糖醇单油酸酯及丁二酰亚胺等比例混合；表面活性剂为亚甲基双萘磺酸钠；油相材料为石蜡、地蜡、松香、聚乙烯及机油的混合物。
在本实施例中，该乳化炸药的制备方法具体包括以下步骤：
（1）将硝酸铵、硝酸钠、氯化钠、助溶剂、水混合均匀，加热至118℃，保温25min，过滤后得到水相；
（2）将微晶蜡、氯化石蜡、复合乳化剂、消焰剂、敏化剂混合均匀，加热至83℃，保温12min，然后过滤得到油相；
（3）将步骤（2）得到的油相加入到乳化器中，开启乳化器，再加入步骤（1）的水相，告诉搅拌得到乳胶基质，乳胶基质温度为73℃；
（4）将步骤（3）得到的乳胶基质冷却至45℃，将乳胶基质送至敏化机中，然后将密度调节剂加入敏化机中敏化，敏化温度为52℃，敏化2min，混合均匀冷却至室温出料；
（5）将硝酸铵、尿素、高氯酸铵、水放入溶解罐中溶解混合均匀，加热至85℃，保温11min，过滤后存储于储罐中；
（6）将油相材料、表面活性剂、发泡剂、发泡促进剂、乳化剂混合均匀，然后再加入晶型改性剂，混合均匀，加热至103℃，保温12min，过滤后置于存储罐中；
（7）将步骤（6）得到溶液加入连续乳化机中，开启乳化机，再加入步骤（5）中的溶液，在乳化机的搅拌下得到乳胶基质，乳胶基质温度为63℃，乳化基质在敏化机中敏化，敏化温度为82℃，过70目滤网过料出料；
（8）将步骤（7）的物料与步骤（4）的物料混合均匀，利用装药机装成不同规格中空的药剂卷，并窝口，即得煤矿许用乳化炸药成品，装药温度为54℃；药卷密度： 1.01g/cm 3 。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
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