一种废机油型乳化炸药水相配方的研究与应用.pdf
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1、:./.一种废机油型乳化炸药水相配方的研究与应用常 剑 王林剑 王授柏 谢 烽 徐博明北方爆破科技有限公司(北京)摘 要 在研究废机油资源化应用的基础上对国外某特大型矿山使用的乳化炸药的成本进行优化制备了以少量氯化钠代替硝酸钠作为水相添加剂的废机油型乳化炸药并对其水相析晶点、储存期、泵送次数、抗颠簸性能、爆速及爆后岩石块度进行基础性试验研究 结果表明:添加氯化钠可以降低水相析晶点 左右制备的乳化炸药储存稳定性良好满足多次泵送和长距离运输的需求爆速可以到达 /以上殉爆距离为 虽性能略有降低但不影响正常使用爆破后的岩石块度符合矿山铲运要求 相比原有配方废机油型乳化炸药的成本可以节约.美元/具有一定
2、的实用价值和经济效益关键词 乳化炸药水相废机油氯化钠爆速分类号.()././.引言乳化炸药是一种油包水型膏状工业炸药具有生产工艺简单、储存稳定性高、抗水性强、爆炸性能优良等特点 废机油是指机油在使用过程中掺杂了灰尘、金属、液压油、煤油、刹车油、防火油、水分等杂质或因机油发生变质而产生了胶质、有机酸等物质 相较于机油废机油颜色变黑黏度增大 根据近年来对废机油在乳化炸药油相材料中的应用研究发现油相中加入处理过的废机油及复配的高、低分子乳化剂可制备性能优良的废机油型乳化炸药 乳化炸药中的氧化剂水溶液主体为硝酸铵过饱和水溶液对温度条件要求较高温度过低时硝酸铵会从水溶液中以晶体形态析出直接影响乳化炸药的
3、生产和储存 通过添加硝酸钠、硝酸钙、尿素等添加剂与硝酸铵形成低共熔混合物是降低硝酸铵水溶液析晶点的主要方法目前各类添加第 卷 第 期 爆 破 器 材 .年 月 .收稿日期:第一作者:常剑()男工程师主要从事工业炸药方面的研究:.加剂的成本较高不利于推广使用 但是可使用少量氯化钠作为添加剂来降低硝酸铵水溶液的析晶点进而提高乳化炸药的稳定性同时通过控制添加剂在水相中的占比来保证乳化炸药的爆炸性能 以国外某特大型矿山为背景在废机油资源化再利用的基础上使用氯化钠作为乳化炸药的水相添加剂研制了一种废机油型乳化炸药 该矿山乳化炸药用量约为 /通过一系列的基础性试验研究使该废机油型乳化炸药的储存性能、爆炸性
4、能得到保证成本得到优化进而更有利于乳化炸药服务于爆破工程 试验样品制备.材料与设备材料:工业硝酸铵南非 公司硝酸钠智利 公司亚硝酸钠德国 公司磷酸防城港南磷磷化工有限公司 乳化剂辽宁红山化工股份有限公司 乳化剂南非 公司柴油纳米比亚 公司废机油纳米比亚 公司工业盐纳米比亚 公司设备:/数显黏度计邦西仪器科技有限公司 恒温箱明途机械设备有限公司 电导率测试仪上海越平有限公司 爆速仪加拿大 公司.废机油的选择选用矿山机械淘汰后的废弃机油 其中的机械杂质形状尖锐同时含有腐蚀抑制剂、耐磨添加剂和水包油型乳化剂等成分均不利于乳化炸药的成乳和稳定性 通过相关公司回收过滤可去除废机油中的水分、机械杂质以及相
5、关杂油成分 新机油及处理后的废机油如图 所示相关参数如表 所示 图 新机油和处理后的废机油.表 新机油及处理后的废机油参数对比.参数新机油废机油运动黏度()/()运动黏度()/()总热值/().闪点/密度()/().(残碳)/.(水分)/.(灰分)/().由图 和表 可以看出相对于新机油处理后的废机油呈黑色黏度、密度较高残碳、灰分占比较低符合乳化炸药油相的生产要求.乳化剂的选择根据文献 使用 低分子乳化剂和 高分子乳化剂进行复配 其中 乳化剂为聚异丁烯丁二酸酐衍生物类乳化剂 种乳化剂的分子结构如图 所示()()图 种乳化剂的分子结构.由图 可以看出 乳化剂具有长键高分子结构与 乳化剂复配后可以
6、形成强度较高的油膜其中的衍生官能团及长链烷基相互键合可以对水相分子起到立体保护作用提升乳胶基质的稳定性 作为油相添加剂复配乳化剂可以制备性能稳定的废机油型乳化炸药乳化炸药中乳化剂亲水亲油平衡值(值)的要求范围为 值越低乳胶基质稳定性越高 乳化剂的 值为.年 月 一种废机油型乳化炸药水相配方的研究与应用 常 剑等 乳化剂的 值为.所以将 种乳化剂按一定比例复配性能会优于 乳化剂.水相溶液的选择利用 组对照试验对少量氯化钠代替硝酸钠在废机油型乳化炸药中的生产和应用效果进行对比分析 氯化钠本身为惰性材料在炸药爆炸过程中钠离子会夺取氧气生成氧化钠过量的氯化钠势必会对乳化炸药的爆炸性能造成影响在综合考虑
7、氧平衡等因素的影响后选择氯化钠在乳化炸药中的质量分数为.乳化炸药水相配方如表 所示 组水相分别标记为、分别对应的乳胶基质和乳化炸药同步标记为、表 水相配方(质量分数).水相硝酸铵硝酸钠氯化钠水磷酸.通过表 可以看出:水相和 水相对照可以判断氯化钠对乳胶基质性能的影响水相和 水相对照可以比较硝酸钠和氯化钠对乳化炸药性能的影响 其中水相为目前该矿山生产乳化炸药的水相配方.乳化炸药制备工艺乳胶基质配方(质量分数)为油相、水相 油相中 乳化剂占.、乳化剂占.、柴油占.、废机油占.乳胶基质制备:控制水相温度 、油相温度 通过 控制将水相和油相泵送至乳化器乳化器转速 /温度 获得乳胶基质进行相关试验和性能
8、分析乳化炸药制备:对乳胶基质进行敏化 敏化剂为亚硝酸钠与水以质量比 制备 敏化剂占乳胶基质质量的.敏化温度为 左右 乳化炸药水相试验与性能分析.水相析晶点分析对 种水相进行析晶点测试得到、水相的析晶点分别为、水相的析晶点为 相对偏高对乳胶基质性能会有一定影响 水相的析晶点明显降低原因为硝酸钠和硝酸铵形成了低共熔混合物 水相的析晶点也明显降低 分析原因为:氯化钠的加入增大了硝酸铵的溶解度与硝酸铵形成固液溶液使硝酸铵晶体的转变受到限制同时氯化钠的熔点较高低温下会有少量析出变成氯化钠杂质可以阻碍水相分子沿晶面的扩散进而降低了水相溶液的析晶点 因此加入少量的氯化钠可以有效降低水相析晶点.密度及黏度分析
9、对 种乳胶基质进行密度及黏度测试测试结果如表 所示表 乳胶基质密度及黏度的测试结果.乳胶基质密度/()敏化前敏化.后黏度()/().由表 可以看出 种乳胶基质在敏化后密度均可以达到./左右发泡良好符合现场乳化炸药的装药密度要求 和 乳胶基质在 时黏度为 低于乳胶基质泵送上限要求的 乳胶基质的黏度相对于 乳胶基质明显增加分析原因为氯化钠与硝酸铵形成的固液溶液阻碍了晶体的转变降低了水相的可移动性进而提升了乳胶基质的黏度 该矿山常年处于高温气候现场装药温度在 左右对 种乳胶基质进行 管垂直下落试验均整体连续下滑符合现场乳化炸药的装药要求.储存期试验对 种乳胶基质进行高低温循环试验取 只 塑料杯分别放
10、入 种乳胶基质 于 的恒温箱中高温放置 取出后立即放入 的冰柜中低温保存 以此为 次高低温循环在 次以内的偶数次循环后对 种乳胶基质进行甲醛法抗水性测定 提取乳胶基质 加入到 水中浸泡温度为 测定游离硝酸铵的质量结果如表 所示对种乳胶基质进行电导率测试单次高低温循环后取出乳胶基质静置于水中后取出并对剩余的水进行电导率测定试 爆 破 器 材 第 卷第 期表 乳胶基质高低温循环试验测试结果.乳胶基质游离硝酸铵质量/第 次第 次第 次第 次第 次第 次.验用水的初始电导率为./高低温循环次数与电导率关系如图 所示 其中乳胶基质的高低温循环试验变化如图 所示图 高低温循环后乳胶基质的电导率.图 乳胶基
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