珍珠岩在粉状炸药生产过程中的应用

摘要：近年来，珍珠岩在粉状炸药生产过程中得到了广泛应用，研究其相关课题有着重要意义。文章根据粉状炸药在高温高湿季节生产过程中易硬化结块的问题，提出了掺加珍珠岩解决该问题的方法，详细研究了珍珠岩改善粉状炸药爆炸性能的内在作用机理，并提出了在高温高湿条件下加入珍珠岩改善粉状炸药爆炸性能的应用方案。通过试验数据对比证明，该方案有效地改变了粉状炸药硬化结块的缺点，同时也达到了改进粉状炸药爆炸性能的目的。

关键词：珍珠岩；粉状炸药；生产过程；应用

1 前言

作为粉状炸药生产过程中的重要方面，珍珠岩的应用至关重要。该项课题的研究，将会更好地提升对珍珠岩应用的的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化粉状炸药生产工作的最终整体效果。

2 概述

目前，国内粉状炸药主要分为膨化硝铵炸药和改性硝铵炸药，两种铵油类炸药相对于老铵锑类炸药在抗硬化结块方面有了明显提高，而在南方高温高湿季节抗硬化结块仍普遍存在，尤其是煤矿类产品。利用膨胀珍珠岩进行调节，改变粉状炸药相容状态参数，对提高粉状炸药抗硬化结块和产品性能均有着积极的效果。本文根据膨胀珍珠岩的物理性质，利用其富含气泡的热点敏化理论，将两特性相结合加以研究和应用。

3 珍珠岩的主要技术参数

珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、预热熔烧而成，憎水型珍珠岩是我国乳化炸药物理敏化的首选材料。珍珠岩的主要化学成分是SiO2、Al2O3、CaO等。外观：白色多孔性松散颗粒，无肉眼可见杂质。成品珍珠岩物理性质稳定，不溶于水和有机溶剂，微溶解于高浓度硝酸铵溶液。

4 应用技术研究

4.1 设计思路

致使粉状炸药易硬化结块主要原因是硝酸铵在温度-16.9～169.6℃范围存在5种热力学稳定的结晶体，在-16.9～32.3℃以α斜方晶体存在，晶型趋于稳定。因此，国内生产企业大都采取在32℃以下装填炸药方式来克服硬化结块，而随着炸药生产线产能提高，自动化程度日益普及，仅靠晾药工艺降温来预防硬化结块难以达到产能要求。为克服硬化结块，科研机构和生产企业采取加入油相材质来阻止硝酸铵在常温状态下“盐桥”形成，因此铵油类炸药得以广泛应用。但油相材质加入量过多可影响炸药的氧平衡，造成有毒气体上升、炸药性能降低；还会使生产成本上升。

珍珠岩的掺入解决了上述问题，这是由于：1）珍珠岩不参与炸药的化学反应，对炸药的氧平衡没有影响；2）多孔性结构的热点敏化方式，改善粉状炸药传爆敏感性，提高了炸药爆炸感度；3）与硝酸铵混合，其颗粒阻隔了硝酸铵晶型间“盐桥”的形成。

基于以上分析，在碾混之前，将珍珠岩与硝酸铵进行混合，珍珠岩颗粒均匀分散于硝酸铵粉末当中，并与硝酸铵粉末有最大的接触面积，大大提高其颗粒阻隔硝酸铵晶型间“盐桥”的形成作用，从而消除粉状炸药硬化结块和提高粉状炸药爆炸性能。

4.2应用方案

选择膨化硝铵煤矿炸药和改性硝铵岩石炸药分别掺入一定量的不同的珍珠岩进行实验，经过一定时间的贮存后，抽取试验样品，对样品进行硬化结块和爆炸性能的检测。

0号方案：以硝酸铵质量为参数，其余炸药组分依据工艺条件不改变，未外加珍珠岩，混合成炸药。

1号方案：以硝酸铵质量为参数，其余炸药组分依据工艺条件不改变，外加0.5%，容重≤45kg/m3未处理的珍珠岩，混合成炸药。

2号方案：以硝酸铵质量为参数，其余炸药组分依据工艺条件不改变，外加0.5%，容重≤45kg/m3经表面处理的珍珠岩，混合成炸药。

4.3性能检测

试验条件：环境温度37～39℃；相对湿度90%～95%；装填炸药温度45～50℃；全过程采用自动控制生产线生产工艺。分别封存3组产品进行贮存试验。

外加珍珠岩的配方硬化结块的状况得以改善。表面未处理和经过处理的珍珠岩对膨化硝铵炸药的爆炸性能影响较小，而对改性铵油炸药的影响显著。因为未处理的珍珠岩在混合过程中，孔隙率下降50%～60%；而经过表面处理的珍珠岩，由于覆盖了胶质表面保护膜，受到机械外力作用，孔隙率下降20%～30%，因此两者“热点”基数不同。膨化硝铵炸药具有自敏化特性，珍珠岩的表面处理引起的孔隙率的变化对膨化硝铵爆炸性能影响不明显。珍珠岩的加入对膨化硝铵炸药和改性铵油炸药的爆速影响不大。

4.4生产安全性因素分析

珍珠岩的加入使炸药体系得到敏化，阻隔了硝酸铵晶型间“盐桥”的形成，同时炸药的撞击感度、摩擦感度均有变化。为此对炸药的撞击感度、摩擦感度进行了测定。采用WL―1型落锤仪（GJB772A―97）：锤重10kg、落高25cm，样本药量0.05g，测试炸药的撞击感度；采用WM―1型摩擦感度仪测试炸药的摩擦感度，实验条件是压强为139.2MPa，摆角为90°，样本药量为0.02g。样品中珍珠岩的外加入比例为0.5%。

测试结果表明：外加少量的珍珠岩对炸药生产过程安全可靠。但须采取以下的安全措施加以控制：

1）严格控制珍珠岩的加入量和质量，加入量控制在0.5%～1.0%，容重≤45kg/m3，粒度过40目筛，效果最佳。严禁加入量超过2.0%，严禁使用未经过筛的珍珠岩。

2）加入珍珠岩须使用专用定量设备从螺旋入口处均匀掺加，严禁一次性加入和从三料混合器、球磨机、碾混机掺入。

3）确保螺旋、三料混合器、碾混机、装药机运行良好，严禁刮板刮边。

5 影响炸药质量因素及解决方案

5.1硝酸铵（原材料）

硝酸铵于1658年首次制得，1867年开始用来制造混合炸药。由于硝酸铵来源广泛、价格便宜、含氧丰富、安全性好，用它制成的炸药威力较大，感度适中。所以硝铵成为应用最广泛的氧化剂。

5.2乳化剂粘度（原材料）

乳化剂：粉状乳化炸药采用的乳化剂，主成分是聚异丁烯丁二酰亚胺[3]，属非聚合型无灰分散剂，因其具有独特乳化机理，在使用中通过物理吸附和化学吸附作用可形成相当稳定的乳胶粒子。乳化剂具有大分子框架结构，在乳化炸药制备中不形成胶束，而是以单分子溶解在油中，所以它能形成单分子膜吸附于界面。由于各乳化剂生产厂原材料来源不同，合成工艺条件也不尽相同，制成的乳化剂成分不一，结构比较复杂。

5.3油水配比（半成品）

油水配比影响乳化质量，也影响制粉顺利进行，它是制粉的关键参数，直接影响炸药爆炸性能和贮存稳定性。油水配比值是经过研制方科学论证，反复试验得来的。油水配比出现失调，若油相比例大，形成的油膜厚，影响得率，并且加大设备负荷；若水相比例大，形成的油膜包覆效果差，虽然容易制粉，但产品贮存性能明显下降。只有按技术方提供的油水配比组织生产，方能确保产品质量稳定。具体在实际产能中可以体现出来，当产能4.5t/h时，其含水量较大，爆速，殉爆距离，猛度都不好。而且很不利于成品的包装。所以在实际生产当中控制室人员应当认真做好油水相流量数据记录，两相混合工序人员也应当注意现场流量计的示数，同时我们质量检验人员也应做好半成品的检验工作，以便能较早发现存在的问题，不让厂里蒙受损失。

5.4温度

油相、水相制备过程中的溶解温度过低，物料溶化不完全，不利于油相、水相的输送；溶解温度过高，易造成乳化基质温度过高，加大冷却系统的做功能力，长时间如此会使出药温度升高，自然冷却时易结块；保温时间过久、温度过高，会使复合蜡中的敏化剂、乳化剂等失效，生产出来的产品不符合国家规定。

6 结束语

综上所述，加强对珍珠岩在粉状炸药生产过程中应用的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的粉状炸药生产过程中，应该加强对珍珠岩应用的重视程度，并注重其具体应用实施策略的可行性。

参考文献：

[1] 倪欧琪，俞明熊.粉状乳化炸药的研究与发展[J].爆破器材.2015（10）：60-62.

[2] 民用爆破器材研究所.高性能乳化炸药――粉状乳化炸药[J].南京理工大学.2015（02）：115-116.

[3] 陆明.工业设计[M].北京：北京理工大学出版社.2014（09）：88-89.