石英砂在乳化炸藥中的應用

    為了提高乳化炸藥的性能，采用化學發(fā)泡技術(shù)，對乳化炸藥進行敏化，在保證生產(chǎn)安全的前提下，將微細粒末石英砂作為炸藥的添加劑對乳化膠體進行敏化，提高率爆轟感度、縮短了保溫發(fā)泡的時間，降低了散化劑的使用量，為完善乳化炸藥在礦山現(xiàn)場的生產(chǎn)和應用提供了實際經(jīng)驗。

    1.化學發(fā)泡

    為了提高乳化炸藥的爆轟感度，重慶榮順礦產(chǎn)有限公司采用化學發(fā)泡技術(shù)對其進行敏化反應，而化學發(fā)泡技術(shù)的難度表現(xiàn)在兩個方面：一是當時發(fā)不起來，后來又繼續(xù)發(fā)泡，即存在后效；二是當時發(fā)得很好，經(jīng)包裝后，氣泡損失，密度升高，難于起爆。為了得到合適的乳化炸藥，在運行化學發(fā)泡技術(shù)時，一般采用以下幾種方法：

    （1）65℃左右發(fā)泡，50℃包裝，但暫不封口，并對其保溫，待密度合格后，再封口打包。

    （2）65℃發(fā)泡，并在室溫下密閉保溫，待炸藥冷卻至40℃左右變稠后，固泡能力增加時，再采用合適的包裝機包裝。此時氣泡因在高稠乳膠中固定，可以保持適合的密度。

    以上兩種方法，實踐證明是有效的，但前者一般廠家保溫時間至少需要4-5h；后者需要采用無吸入和抽空過程的包裝，方可得到合格的產(chǎn)品。兩者均存在保溫時間長的問題，對生產(chǎn)工藝不利。

    在上述工藝的基礎上揚長避短，在乳化炸藥中加入添加劑—微細粉末狀的石英砂，在保證不惡化炸藥生產(chǎn)安全性的前提下，既可提高乳化炸藥的性能，又縮短了保溫發(fā)泡時間。

    2.用石英砂做添加劑的理論依據(jù)

    早在19世末，法國化學家別爾特羅首先提出了炸藥起爆假說，他認為在機械作用下的起爆是由于機械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽拐ㄋ幨艿狡鸨瑴囟人?。這種熱起爆機理著重指出，當炸藥受到撞擊或摩擦時，機械能首先轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，這些熱能并不是均勻分布的，而是聚集在炸藥許多局部的地方形成“熱點”，由于熱點的溫度高，在其附近的炸藥開始分解反應，同時也放出熱量，促使反應加速，結(jié)果熱點處所形成的強烈反應引起炸藥的部分或全部爆炸。熱點的形成和擴展的過程為：首先由機械作用產(chǎn)生熱點，以熱點為中心，反應向周圍的炸藥擴展，此時，大多以爆燃的形式進行，然后燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)榈退俦?，再成長為穩(wěn)定的爆轟。

    乳化炸藥加入少量添加劑石英砂，使炸藥與固體微粒石英之間產(chǎn)生摩擦，相當于加入了微小氣泡，形成局部熱點，從而可以提高乳化炸藥的爆轟感度。

    另外有人提出，石英砂在高溫高壓下發(fā)生晶體形態(tài)變化，使體積膨脹，因而有助于炸藥做功。同時還有人認為，在1300℃時，硅與氨化合生成氮化硅，并放出氣體，因此可以提高炸藥的威力。

    3.生產(chǎn)實踐及實驗結(jié)果

    所加入的石英砂，是經(jīng)過加工后的極微小的粉狀砂粒，一般超過100目，其細度是相當小的。重慶榮順礦產(chǎn)有限公司自1984年引進重慶礦山研究院的乳化炸藥生產(chǎn)技術(shù)后，經(jīng)過了10多年的生產(chǎn)實踐，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。但曾有段時間，由于操作不當，敏感度達不到要求，Φ32mm藥卷經(jīng)常發(fā)生拒爆，尤其是1989年，一次性報廢炸藥數(shù)10t。后來在熱起爆機理的啟迪下，在原炸藥配方中加入適量的石英砂進行試驗，結(jié)果，再也未發(fā)生過拒爆事故，其它各項技術(shù)參數(shù)均有所提高。

    （1）加入石英砂以后，發(fā)泡技術(shù)易于實現(xiàn)，夏天不需要保溫，即可達到要求的爆轟感度，冬天，以前需保溫5-6h，加入石英砂后只需保溫0.5h即可達到要求的感度。其試驗結(jié)果如表1。

    由表1可知，加石英砂，保溫0.5h就可達到1.22g/ml的密度，而此時炸藥也可達到殉爆60m的性能；不加石英砂，必須保溫5h，才能使密度達到1.18g/ml。由此可見加入石英砂以后，因微粒的存在，炸藥中相當于加入了可形成熱點的物質(zhì)，從而提高了爆轟感度。

    （2）實驗表明，加入石英砂后，炸藥的一些性能指標大致不變，而威力有所提高。

    （3）人們*擔心的問題是加入高硬度的石英砂后，會增加炸藥的機械感度，從而發(fā)生爆炸事故。經(jīng)多次采樣檢測，結(jié)果表明，加入和不加入石英砂的炸藥，其撞擊感度，抗擊感度均為零，這說明炸藥不會因加石英砂而使其安全性能惡化。

    4.結(jié)論

    （1）通過上述理論分析和生產(chǎn)實踐表明，采用石英砂作為乳化炸藥的添加劑是可行的，它可以提高炸藥的爆轟感度，縮短保溫發(fā)泡時間，使炸藥的各項技術(shù)性能指標達到或超過國家標準。

    （2）加入石英砂的乳化炸藥，經(jīng)檢測證明其生產(chǎn)和貯存的安全性并不會改變。