分析铝粉含量对乳化炸药性能影响

[摘 要]随着对乳化炸药的不断研究，乳化炸药凭借其原料简单、良好的抗水性、适用性广的特性逐渐成为了主要的工程爆破炸药。但是乳化炸药还有着其爆炸威力不够的缺点，因此本文我们探究在乳化炸药加入不同计量的铝粉度对其爆炸性能的改变是否有可观的影响。

[关键词]铝粉 乳化炸药 性能影响

中图分类号：TJ55；0389 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）47-0282-01

引言：乳化炸药是通过借助乳化技术中的乳化剂，将氧化剂的水溶液和炸药所需要的燃烧物油进行乳化融合，得到的油水互溶型（W/O）的外形为乳胶状的含水炸药。自从1897年德国一位科学家发明了含铝炸药，铝作为炸药填充物已有多年的研究历史。如今，我们将铝粉加入到新型的乳化炸药当中，观察乳化炸药的性质是否发生改变，确定铝粉的添加含量对乳化炸药爆炸后威力的影响范围。

一、选择铝粉作为炸药的添加物的原因

我们已知的高能量的可燃金属有很多，但是作为爆炸物中填充的可燃金属粉末必须具有无毒无害、性能相对稳定、燃烧热量较高的特性。在可燃金属中铝是拥有最为优秀特性的添加剂，不同于别的金属，燃烧后会产生有毒气体。铝点燃后氧化产生AL2O3不会产生对环境有害的物质和大量粉尘；不同于活跃的钠，铝粉在正常温度环境中性质较为稳定，不会发生氧化自燃等危险情况；铝的熔点较低，可以在发生爆炸时融化进行氧化反应，同时最外层的铝进行反应后的AL2O3形成的外壳会进行爆裂，不会阻挡内部铝的进一步氧化反应，燃烧充分释放大量热量。

同时，我们发现铝作为炸药添加剂，随着铝的含量和形态对炸药的作用效果存在着多种多样情况。当铝粉作为添加剂时，大量研究表明在百分之三十的含量状态下铝粉对于炸药有着最优秀的作用效果，爆炸热度，对AL2O3破坏程度都达到最好效果。我们通过比较添加片状铝和粉末状铝的炸药爆炸效果来看，可以看出粉末状的铝对炸药的各方面性能提升更大，因此用铝作为燃烧金属要注意增大铝的表面积，也就是减少铝的大小、增大铝的细度，从而在进行爆炸时可以充分的进行氧化反应放热。但是，我们需要注意的一点是万物要有度，反之容易产生反作用，在铝粉的添加上也是如此。并不是越细的铝粉效果越好，如果铝粉过于细，就极易在空气中就发生氧化反应变成AL2O3，这样铝在炸药中的活性就会大大降低。

二、铝粉对乳化炸药性能的影响

乳化炸药的组成成分为氧化剂的水溶液和炸药所需要的燃烧物油的乳化混合物，加入铝粉的情况下首先要考虑的是氧气的分配问题。根据氧平衡理论我们通过实验操作来进行铝含量对乳化炸药的性能影响测试。

（一） 乳化炸药爆轰速度受铝粉含量的影响

依据GB/TI3228-91试验方法对乳化炸药进行爆速测定，实验证明，当铝粉的含量持续增加时，乳化炸药的爆轰速度是随之下降的。原理解释起来其实很简单，在波阵面上乳化炸药爆轰的过程中，铝粉非但没有参与到反应过程中，做出爆轰的贡献，而且会吸收反应中的热量，导致反应中协助爆轰的能量下降；爆轰产生的物质与铝粉发生的反应实质上是在声界面之后发生的，发生反应所产生的能量并不能用于前面爆轰波的传播，且恰恰会在前期吸收反应中的热量，致使出现了铝粉含量增加时乳化炸药的爆轰速度反而下降的这么一个现象。

（二） 乳化炸药产生能量受铝粉含量的影响

总体上来说，当添加铝粉的乳化炸药在水下发生爆炸所产生的能量，包括冲击波能以及气泡能，是随着铝粉的逐渐加量而增大的。这样一个的增加过程，具体可以细化到那么两个阶段：第一个阶段，不论是正氧平衡、零氧平衡还是负氧平衡，当铝的含量整体偏低，低于10%的时候，反应所产生的能量随铝含量增加的趋势是有但是并没有那么明显，在负氧平衡下还可能会有一点点略微下降的小趋势随后才会缓慢上升；第二个阶段，当铝粉整体含量超过10%的时候，爆炸所产生的能量随铝含量增加而上升的速度是相当明显的，且此时的氧平衡还二次制约了能量的增长速度，零氧平衡的增长速度是远远超出正氧平衡以及负氧平衡的，原因在于零氧平衡下铝粉更能充分的参与到乳化炸药的反应中来，使反应更加彻底更加完全，所产生的能量也就更加充分，伴随而来的实验结果就是乳化炸药冲击波能以及气泡能随铝含量增加而增加的速度更加明显清晰。

（三） 乳化炸药爆炸生热受铝粉含量的影响

从化学热力学角度，只有当炸药中的可燃剂完全被氧化时，如炸药中C、H、AL等均被氧化成为CO2、H2O、AL2O3，炸药释放的能量才最大。这种元素不仅仅是铝元素，包括反应中所参与的其他所有非决定性元素，实现最大化的氧化，只有实现完全氧化的情况下，才会产生我们预期的甚至是更高的能量，实现含铝乳化炸药的真正价值及意义。

结语

综上所述，铝粉作为添加剂加入到乳化炸药当中可以提高乳化炸药的性能，铝粉的添加量和乳化炸药的爆炸速度为负相关、铝粉的添加可以大大提高乳化炸药的爆炸放热。但是，铝粉作为添加剂加入到乳化炸药中的新型炸药还需要不断进行数据计算和实验测试以了解其物理和化学属性，找到其最合适的铝粉添加量和具体实践中的使用用途和方法，所以我们还需要不断研究探索铝粉与乳化炸药的融合情况，发掘铝粉在乳化炸药中的多种用途。

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