乳化炸药珍珠岩物理敏化技术探讨

摘 要：乳化炸药泛指一类用乳化技术制备的油包水（W/O）乳胶型抗水工业炸药，它是以氧化剂水溶液的微细液滴为分散相，悬浮有分散气泡或空心，膨胀珍珠岩或其它一些多孔材料的似油类材质构成连续介质，形成一种油包水型的特殊乳状液体系。乳化炸药具有优良的抗水性能、稳定性能、爆炸性能、安全性能，且生产工艺成熟，连续化、自动化程度高，走向智能化发展方向，其产品质量稳定，安全性有保障，能够满足各种爆破作业的需要。

关键词：乳化炸药；珍珠岩；技术探讨

乳化炸药须含有气泡以使该炸药具有较好的爆轰感度，通常引入气泡有两种：一种是化学敏化，一种是物理敏化。化学敏化是利用一些化学物质在特定的条件下反应产生气体，这些气体以微小气泡的形态均匀分布在乳化炸药中来调节乳化炸药密度，从而提高乳化炸药的爆轰感度，这种敏化炸药的方法成本低，操作简便快捷，但发泡速度较难控制，稳定性较差，由于受外界温度的关系，存在后续发泡，主要有化学敏化有H发泡剂和亚硝酸钠。物理敏化主要有珍珠岩、玻璃微球和塑料微球等，采用珍珠岩敏化最基本的要求是多微孔、不渗水、孔壁坚硬而且厚薄适宜以及粒度分布适中，且不能溶解于硝酸铵等氧化剂溶液中或乳胶基质中，确保大量封闭的截留气体敏化气泡敏化工序，储运过程中可以稳定存在，能够保证在起爆时形成较多的热点。膨胀珍珠岩敏化得到的乳化炸药药体硬度大，形成好，易装药，是现在最为常用的一种敏化方式。

1 膨胀珍珠岩性质

珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、预热熔烧而制成的，它是一种白色多孔性松散颗粒物料，珍珠岩具有膨胀性能的内在因素，是它的玻璃质结构和体内含有足以引起玻璃质膨胀的结合水，在珍珠岩形成过程中，从火山喷发出来的炽热硅酸盐岩浆急速冷却而固结为玻璃态，存在于岩浆中的水蒸汽因岩浆聚燃冷凝而来不及逸散，凝析于玻璃质内，形成许多微小的小水泡体，分散于玻璃质中，当突然把珍珠岩置于高温下时，其小水泡体重的水份急速汽化，产生向外逸散的蒸汽压，而玻璃质因没有固定的熔点，在高温下迅速软化变成粘稠状态，阻止小水泡体内水蒸汽扩散。适当的焙烧条件，能使小水泡体充分膨胀，便形成了具有蜂窝状微孔结构的膨胀珍珠岩。主要应用于建材、保温、隔音、乳化炸药敏化剂，是一种低廉的夹带气体的固体密度调节剂。主要的化学成分有SiO2、AL2O3、CaO等，外观白色多孔性的松散颗粒，无肉眼可见杂质，堆积密度：40kg/m3～60kg/m3，粒度：20目～80目范围（≥90%），憎水性：250mL水通过100g样品，回收≥190mL（憎水性珍珠岩测次项目）。

2 膨胀珍珠岩敏化机理

热点学说认为，在起爆能量的作用下，产生的热来不及均匀地分布到全部试样上，而是集中在试样个别的小点上，在这些小点上温度达到高于爆发点的值时，就会在这些小点处开始爆炸，这些温度很高的局部小点成为热点。通常膨胀珍珠岩的粒度越小，含水炸药中所含的敏化微气泡越多，炸药的起爆感度就越高，炸药的爆炸性能就越好。当膨胀珍珠岩粉体颗粒充分分散乳化基质中，形成相对混匀的体系，受到起爆冲击作用下，其颗粒内所含的微气泡首先受到绝热压缩，与炸药瞬间混合发生作用，形成热点，引起乳化炸药的爆炸。

热点学说认为，热点的形成和发展大致经过以下几个阶段。

2.1 热点的形成阶段。

2.2 热点的成长阶段，即以热点为中心向周围扩展的阶段，其主要表现形式是速燃。

2.3 低爆速阶段，即由燃烧转变为低爆轰的过渡阶段。

2.4 稳定爆轰阶段

膨胀珍珠岩是乳化炸药等含水炸药较有效的敏化剂，实践证明了其所含微气泡敏化的正确性。膨胀珍珠岩具有较大的比表面积和总表面积、适中的孔径分布及较大的累积孔体积和累计空面积，为膨胀珍珠岩具有敏化作用和密度调节作用找到了最直接的根据。

3 珍珠岩敏化影响因素

3.1 憎水性对乳化炸药的储存影响

珍珠岩可分为膨胀性珍珠岩和憎水性珍珠岩，膨胀性珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、预热熔烧而制成的，是一种白色多孔性松散颗粒物料，珍珠岩孔未作处理；而憎水性珍珠岩改变膨胀性珍珠岩从亲水性转变为憎水性，是将憎水剂喷涂到膨胀性珍珠岩表面，使憎水剂在膨胀性珍珠岩表面稳定成膜。使用膨胀性珍珠岩做为敏化剂时，敏化和储存时基质容易进入珍珠岩孔，造成破乳的现象，一般使用憎水性珍珠岩时，储存时间可以延长50天左右。

3.2 珍珠岩堆积密度对乳化炸药的性能的影响

珍珠岩的堆积密度是珍珠岩的重要的技术指标，它与珍珠岩的材质和膨胀系数有很大的关系，正常情况下，随堆积密度增大，珍珠岩内所含的气泡减少，影响敏化效果，随堆积密度减小，珍珠岩内所含的气泡增加，珍珠岩的强度差，搅拌时抗破碎能力差，也影响敏化质量，实践经验证明堆积密度在40kg/m3～60kg/m3时，适合现在炸药生产工艺需要，炸药的综合性能较好。

3.3 珍珠岩粒度对乳化炸药性能的影响

珍珠岩粒度是珍珠岩在膨胀破碎时形成的珍珠岩的颗粒大小，颗粒理论上讲，颗粒越小，粉尘越多，有效气泡越少，影响炸药性能，颗粒越大，有效气泡含量越多，有利于炸药的性能提高，但在我们现在的生产实际条件下，珍珠岩强度一定的条件下，颗粒越大，搅拌时破损越多，有效利用的也越少，通过实验对比，珍珠岩力度在40目～80目之间有利于炸药整体性能。

3.4 珍珠岩的含量对乳化炸药的影响

珍珠岩的含量对乳化炸药的性能影响很大，在一定的范围内，增加珍珠岩的含量，有利于提升乳化炸药性能提高，但量增加到一定的时候，珍珠岩是惰性物质，随着增加不利于乳化炸药性能，实践证明珍珠岩的含量在3%左右，炸药总体性能较好。

3.5 基质温度对乳化炸药性能的影响

乳化炸药基质温度对珍珠岩敏化影响较大，温度太高，基质更容易进入珍珠岩孔内，珍珠岩内所含的有效气泡使用率大大的降低，温度太低，基质粘度更大，搅拌时珍珠岩容易挤碎，粒度变小，珍珠岩内所含的有效气泡使用率也大大的降低。根据生产实际情况温度在45℃～55℃时，敏化效果较好。

3.6 搅拌时间对乳化炸药敏化效果的影响

珍珠岩是松散颗粒状物质，珍珠岩在搅拌器内受搅拌桨的作用，与基质摩擦，搅拌时间越长，挤碎的几率越大，珍珠岩的有效气泡使用量就大大的减少，影响炸药性能，根据生产实际情况一般搅拌时间在50s～70s内效果较好。

3.7 此外珍珠岩本身的强度、基质的PH值、炸药油相材料的熔点、敏化器的结构等因素也直接影响珍珠岩敏化，影响炸药相关性能指标。

4 结束语

内在因素珍珠岩的憎水性、堆积密度、粒度、加入量及本身的强度，外在因素搅拌时间、敏化器结构、基质的PH值、炸药油相材料的熔点等影响乳化炸药敏化，也直接影响炸药的各项性能指标。

参考文献

[1]汪旭光.乳化炸药[M].北京：冶金工业出版社，2008：100-127，472-476.

[2]陈飞.珍珠岩敏化技术参数对乳化炸药性能的影响[J].爆破器材，2002，31（1）：10-13.

[3]吕春绪，刘祖亮，倪欧琪.工业炸药[M].北京：兵器工业出版社，1994.116-129.

[4]陆明.工业设计[M].北京：北京理工大学出版社，2002.