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工業炸藥
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上傳:金恒集團 [] 發表日期:2010/7/9
 

工業炸藥又稱民用炸藥,是以氧化劑和可燃劑為主體,按照氧平衡原理構成的爆炸性混合物,屬于非理想炸藥。工業炸藥具有成本低廉、制造簡單、應用可靠等特點,因而廣泛應用于煤礦冶金、石油地質、交通水電、林業建筑、金屬加工和控制爆破等各方面。隨著各國經濟建設不斷發展,工業炸藥品種和產量的需求不斷增大,因此得到迅速發展。

   工業炸藥品種繁多,按組成特點可分為銨梯炸藥、硝甘炸藥(硝化甘油類炸藥)、銨油炸藥、含水炸藥(乳化炸藥、水膠炸藥和漿狀炸藥)和特種炸藥(含鋁炸藥、液體炸藥等)。通常也按照使用場合分為巖石炸藥、許用炸藥和露天炸藥等。

 

發展沿革

 

   黑火藥是最早的工業炸藥,是我國勞動人民的四大發明之一。早在漢代(距今約2000多年)就開始使用硝石、硫磺和木炭的混合物作為火工武器。到了宋代,黑火藥技術才逐漸經阿拉伯國家傳到歐洲。后來黑火藥在礦業開采中獲得應用,大大提高了礦巖開采的效率。因此,黑火藥在采礦工業中的應用被認為標志著中世紀的結束和工業革命的開始。黑火藥作為世界上第一代工業炸藥使用到19世紀中葉,延續達數百年之久。

   硝化甘油發明以后,諾貝爾(Nobel)在一個偶然的機會把硝化甘油濺到包裝用的硅藻土里,發現硅藻土能吸收大約三倍于自身質量的硝化甘油。于是他將75%硝化甘油和25%硅藻土混合物作為爆炸劑投放市場,這就是第一代代拿買特,后來用活性吸附劑硝化棉取代硅藻土制得爆膠,并摻入硝酸銨等氧化劑及其它添加劑,發展成一直沿用至今的膠質炸藥。由于膠質代拿買特容易起爆、傳爆穩定和爆炸威力高等特點,它迅速取代了黑火藥而獲得廣泛應用。

  1867年瑞典工程師Ohlsson和Norrbein提出了硝酸銨和各種燃料制成的混合炸藥專利,從而出現了硝銨炸藥和代拿買特炸藥相互競爭發展的局面。至20世紀30年代硝銨炸藥就在歐洲、北美洲和亞洲的許多國家大量生產和使用,成為最主要的工業炸藥和軍用炸藥之一。

   我國也比較早地研制和生產硝甘炸藥(代拿買特)和銨梯炸藥(硝銨炸藥),擁有性能優良的配方和工藝。尤其是銨梯炸藥,廣泛應用于露天、井下、礦巖、能源、水利、建筑及爆炸加工等各行各業。

   銨油炸藥(ANFO)是一種硝酸銨和燃料油組成的爆炸性機械混合物。它于20世紀中葉,由加拿大聯合礦冶公司(Consolidated Mining and Smelting Co.)研究生產了普里爾多孔粒狀硝酸銨以后,得到了極大發展。尤其在歐美國家,很快取代了長期沿用的硝化甘油類炸藥和粉粒狀硝銨炸藥而居首要地位,使用量達70%~80%。

   漿狀炸藥是1956年由Cook和Farnam發明和使用的。它是一種以膠凝劑稠化的無機氧化性鹽類水溶液為連續相、燃料及敏化劑為分散相,通過交聯劑形成網狀結構的凝膠炸藥。這種炸藥打破了工業炸藥不能含水的傳統觀點,將水引入體系中,以水抗水,不但增強了抗水性能,而且提高了炸藥密度和體積威力。

   在漿狀炸藥的基礎上,各國也在發展水膠炸藥。實際上,這是一種含硝酸胺鹽等敏化劑的漿狀炸藥,同時含有硝酸銨、硝酸鈉等多種氧化劑,降低了析晶點,所以物理穩定性和爆炸能力明顯提高。

   50年代以來,液體炸藥以其良好的特性,在許多特殊爆破場合顯示出獨到之處。例如,我國研制成功的硝酸肼類液體炸藥,以高爆速、高猛度和制作簡便的特點,良好地應用在特種爆破工程上。

   1969年6月美國阿特拉斯(Atlas)化學工業有限公司發明了乳化炸藥。它是含水炸藥的新發展。它借助于乳化劑的作用形成油包水型乳狀液,是一種反相的水膠炸藥。這一結構特點進一步增強了含水炸藥的抗水性和爆轟感度。很快,乳化炸藥成為工業炸藥的一支新秀,受到各國的普遍重視和大量使用。

   此外,塑性炸藥、撓性炸藥、耐熱炸藥和低爆速炸藥等特種炸藥都作為工業炸藥不可缺少的品種而在不同的特殊場合獲得應用。

 

性能特點和使用現狀

 

  工業炸藥以成本低廉、制作簡單、使用方便和能量較高為特點,作為一個特殊能源,廣泛應用于礦巖爆破、爆炸加工、推進驅動、高壓相變、起爆傳爆等各個方面。

   現在主要使用的工業炸藥品種有三類:硝銨炸藥、銨油炸藥和乳化炸藥,其中包括安全許用炸藥等系列產品。它們各自的顯著特點和應用情況如下:

   1.硝銨炸藥(銨梯炸藥)

   硝銨炸藥的組成特點是含有7%~20%的單質炸藥梯恩梯作為敏化劑。所以起爆感度較高、爆炸性能較好、爆破威力較高,特別適合于無水場合的各種小直徑爆破。由于具有雷管起爆感度,它經常作為銨油炸藥和含水炸藥等低感度炸藥的起爆藥包。

   硝銨炸藥中有時加入金屬粉(如鋁粉、鎂粉等)或高能炸藥(如黑索金、太安等),制成高威力、高爆速和高猛度炸藥,用于特硬巖石、特殊爆破和爆炸加工等領域。

   硝銨炸藥中有時加入惰性稀釋劑(如砂子、硅藻土等)制得低威力、低爆速和低猛度炸藥,用于軟性介質爆破、不偶合裝藥控制爆破及爆炸焊接等特殊爆破工程中。

   小直徑裝藥是硝銨炸藥用于不偶合裝藥控制爆破的另一重要途徑,這是由于它具有較高爆轟感度和較小臨界直徑而決定的。

   因此,硝銨炸藥一直是國內外廣泛使用的工業炸藥品種之一。

   硝銨炸藥最主要的性能缺點是:嚴重的吸濕性和結塊性、敏化劑TNT對人體的毒性和污染及TNT造成的成本較高等。長期以來,各國科學家都致力于這方面的改進研究。我國膨化硝銨炸藥技術使這一問題獲得突破,用“微氣泡”敏化代替TNT敏化,同時物料表面“被覆”憎水層和表面“活化”,使結構和性質發生質的變化,成本大幅度降低,所以得到廣泛應用。

   2.銨油炸藥(ANFO)

   銨油炸藥最顯著的特點包括:成本低廉、制作簡便和比較鈍感。這就決定了它只能采取強力起爆方式,在大孔徑、大藥量的露天大爆破場合使用。

   多孔粒狀銨油炸藥是銨油炸藥的特征品種,用多孔粒狀硝酸銨和柴油混制得到。多孔粒狀硝酸銨對柴油的吸附特性決定了混制過程既簡單又快速。所以一般多采用機械化的連續“現場混制”的制作和裝藥相結合的方法。

   無論是粉狀銨油炸藥,還是多孔粒狀銨油炸藥,它們結塊強度比硝銨炸藥小得多,尤其多孔粒狀銨油炸藥幾乎不結塊。但是,它們的貯存穩定性比較差,宜于“現混現用”或“短期存放”。

   為了增大爆轟感度、裝藥密度、爆炸威力和抗水性能,人們研制成功了“重銨油炸藥”。它是多孔粒狀銨油炸藥(或多孔粒狀硝酸銨)和乳化炸藥(或乳膠基質)的機械混合物,它具有這兩種炸藥的綜合特點,廣泛應用于水孔或非水孔的大爆破工程中。

   3.乳化炸藥

   乳化炸藥是含水炸藥的典型代表,與漿狀炸藥、水膠炸藥相比,它的物理性能穩定、原料成本降低、成形性能較低、爆炸威力適中。

   乳化炸藥與硝銨炸藥、銨油炸藥相比,它具有優良的抗水性、幾乎不吸濕、不易結塊,可以較長時間浸泡在水中。所以,乳化炸藥特別適宜在有水場合爆破。它的密度一般在0.95~1 .30gcm-3之間,因而具有不同的體積爆炸威力。

   乳化炸藥主要不足之處是不易裝填成藥卷和不便在炮孔中裝藥,影響生產效率。另外,貯存穩定性不利于長期貯存。

 

發展趨勢

 

  隨著經濟建設不斷發展、科學技術不斷進步,對工業炸藥的品種、性能、生產和使用等各方面都會提出不同要求。總的發展趨勢分析如下:

   (1)以兩種至三種各具特色的炸藥為基礎,經過不同比例的簡單混合后,就可以獲得不同使用要求的最經濟炸藥。例如,抗水性優良的乳化炸藥與低成本、高威力的粉粒狀銨油炸藥( 如膨化硝銨炸藥);

   (2)連續自動化生產是炸藥生產發展的必然方向。炸藥生產長期以來十分落后,多為間斷生產方式,體力勞動強度大、生產條件惡劣、生產效率不高、產品質量不穩定。近年來,我國已對這方面做了大量工作。例如,膨化硝銨炸藥自動生產線已大量投入生產;

   (3)現場混裝是大孔徑露天大爆破的捷徑,它將炸藥混合和炮孔裝填相結合,大大簡化了生產和使用過程,而且成本低、效率高;

   (4)不同特殊場合需要不同的特殊品種炸藥,所以各種專用炸藥及其制品的系列化開發是必然的。例如:高爆速炸藥、低爆速炸藥、耐熱炸藥、塑性炸藥等

 
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