第二章工业炸药.ppt

第二章工业炸药,第一节工业炸药的分类第二节铵梯类炸药第三节铵油系列炸药第四节浆状炸药与水胶炸药第五节乳化炸药第六节其他工业炸药本章小结,第一节工业炸药的分类,返回首页,工程爆破对工业炸药的基本要求,1.安全性好，感度适中。2.爆炸性能好。3.具有一定的化学安定性。4.符合环境保护和劳动保护法规的要求。5.具有良好的工艺性，便于生产和加工。6.原料来源丰富，成本低廉。,工业炸药的分类,按使用范围可分为露天炸药、岩石炸药和煤矿许用炸药。1.露天炸药（explosiveforopen-pitoperation）这类炸药不考虑对瓦斯、煤尘引爆的危险，对爆炸后产生的有毒气体也没有严格的限制，适用于露天爆破工程。,返回,2.岩石炸药（rockexplosive）这类炸药对爆炸后所产生的有毒气体有严格的限制，适用于露天及无瓦斯和煤尘爆炸危险的环境。3.煤矿许用炸药（permittedexplosive）这类炸药对爆炸能量、爆温、爆炸火焰长度、爆炸产物中有害气体及灼热固体颗粒等都有严格的限制，适用于有瓦斯或煤尘爆炸危险的环境。,返回,第二节铵梯类炸药,返回首页,铵梯类炸药包括铵梯炸药（ammonite）和粉状铵梯油炸药（powderyAN-TNT-FOexplosive）。铵梯炸药是指以硝酸铵和梯恩梯为主，加入可燃剂（如木粉）等组成的混合炸药。铵梯油炸药是以硝酸铵为主要成分，加入梯恩梯、木粉、复合油相以及复合添加剂（或改性剂）等原材料制成的工业混合炸药。,铵梯炸药的组分,1.氧化剂（oxidizer）在混合炸药中能提供氧的物质。铵梯炸药中的氧化剂是硝酸铵。2.敏化剂（sensitizer）用来提高混合炸药的起爆或爆轰感度的物质。铵梯炸药中的敏化剂是梯恩梯。,3.可燃剂（combustiblematerial）又称还原剂，指混合炸药中被氧化的物质。可燃剂的作用是调节炸药的氧平衡和增加反应时的放热量和爆生气体量，提高炸药的做功能力。粉状铵梯炸药中用作可燃剂的成分有梯恩梯和木粉。铝粉、碳粉、柴油等也可用作可燃剂。4.抗水剂（waterresistingagent）能降低混合炸药水溶性的物质。常用的抗水剂是沥青、石蜡、松香等物质。,5.疏松剂（looseagent）能改善硝酸铵的结块性，减缓铵梯炸药结块速度的物质。铵梯炸药中常用干燥的木粉（20目至40目）作疏松剂，也可用甘蔗渣粉、棉籽饼粉等代替。6.消焰剂（flame-depressant）又称阻化剂，能缩短煤矿许用炸药爆炸时产生的火焰长度和火焰持续时间，降低其爆热和爆温，并能对瓦斯和煤尘的氧化反应起负催化作用的物质。常用的有氯化钠（食盐）、氯化钾、氯化钙等。,硝酸铵（ammoniumnitrate）的分子式为NH4NO3,相对分子质量为80.04，氧平衡为19.98，熔点为169.6℃，硝酸铵的堆积密度决定于颗粒度，一般粉状硝酸铵为0.80～0.95g/cm3，多孔粒状硝酸铵为0.75～0.85g/cm3。常温常压下，纯净硝酸铵是白色无结晶水的结晶体，工业硝酸铵由于含有少量铁的氧化物而略呈淡黄色。硝酸铵可以制成多种形状，工业炸药中一般用粉状、粒状和多孔粒状硝酸铵。硝酸铵可用缩写代号AN来表示。,硝酸铵吸湿性强，吸湿后易结块和硬化。硝酸铵的吸湿性和结块性限制了铵梯炸药的存放时间和使用条件。硝酸铵是一种钝感的弱爆炸性物质，其撞击感度、摩擦感度和射击感度均为零。硝酸铵的爆轰感度很低，除有坚固的金属外壳外，一般不能用雷管或导爆索起爆，而需采用强力的起爆药柱。,在完全爆轰的条件下，硝酸铵的爆炸参数为爆热1612kJ/kg；爆温1100～1360℃；比容980L/kg；爆压3.6GPa；作功能力180mL；猛度1.2～2.0mm；干燥磨细硝酸铵的临界直径为100mm（钢筒）。密度为0.75～1.10g/cm3时，爆速1100～2700m/s。,硝酸铵与硫磺、硫铁矿、酸、过磷酸钙、漂白粉和粉末金属（特别是锌）作用时，分解析出有毒的氢氧化物和氧，所析出的氧可以引起燃烧而导致火灾；在密闭和高温情况下，可由燃烧转变为爆炸。在潮湿条件下，硝酸铵与铜作用后生成安定性很差的亚硝酸盐。它和叠氮化铅的感度和猛度属同一等级。硝酸铵与铝、铁、锡等不起作用，所以在硝铵类炸药的生产中可使用铝、锡等金属制造的设备和工具。,梯恩梯药块,梯恩梯，学名三硝基甲苯（2,4,6-Trinitrotoluene），代号TNT，分子式为C6H2NO2CH3或C3H5N3O6，相对分子质量为227。梯恩梯一般呈淡黄色鳞片状晶体，晶体密度1.66g/cm3，晶体堆积密度0.9g/cm3～1.0g/cm3，熔融梯恩梯密度1.464g/cm3（81℃）。纯梯恩梯的熔点80.65℃。梯恩梯的吸湿性很小，难溶于水，易溶于甲苯、丙酮和乙醇等有机溶剂中。梯恩梯的热安定性很高，在常温下储存20年无明显变化。梯恩梯能被火焰点燃，在密闭或堆量很大的情况下燃烧，可以转化为爆炸。TNT有毒，它的粉尘、蒸汽主要是通过皮肤进入体内，其次是通过呼吸道。长期接触梯恩梯有可能中毒。,梯恩梯的爆炸性质与许多因素有关。通常条件下撞击感度4～8；摩擦感度0；爆发点290℃～300℃；作功能力285mL～300mL；猛度16mm～17mm；爆热3810kJ/kg～4229kg/kg；比容750L/kg～770L/kg；密度为1.21g/cm3时，爆速4720m/s；密度为1.62g/cm3时，爆速6990m/s；,返回,第三节铵油系列炸药,返回首页,铵油炸药的组分,1.氧化剂铵油炸药采用粉状硝酸铵作氧化剂。2.可燃剂可以作为铵油炸药可燃剂的燃料油主要有柴油、机油和一些矿物油，其中柴油是最好的燃料油。由于柴油在低温时易凝固，通常在寒冷季节选用凝固点低的冬季用柴油，或者采用柴油和煤油的混合油。3.疏松剂很多铵油炸药的配方中都采用木粉作疏松剂。木粉不仅可以提高炸药的吸油能力，同时也是可燃剂，起到调节炸药氧平衡的作用。,返回,铵油炸药装入硐室前的场景,返回,第四节浆状炸药与水胶炸药,返回首页,1.浆状炸药（slurries）是由可燃剂和敏化剂分散在氧化剂（以硝酸铵为主，通常可加入其它硝酸盐等）的饱和水溶液中，经稠化或再经交联后制成的一种水包油型（O/W）凝胶状炸药。,2.水胶炸药（watergelexplosive）则是指以硝酸甲胺为主要敏化剂的浆状炸药。GB18094-2000水胶炸药采用的定义为水胶炸药是以硝酸甲胺为主要敏化剂，加入氧化剂、密度调节剂等材料，经溶解、混合后，悬浮于有胶凝剂的水溶液中，再经化学交联而成的一种凝胶状的工业炸药。,3.水胶炸药是浆状炸药发展和改进的产物。两种炸药的组分基本相同，主要区别在于敏化剂的不同。,浆状炸药与水胶炸药的组成1.氧化剂以硝酸铵为主，含量约为40～60，还可加入硝酸钠、硝酸钙作为辅助氧化剂。硝酸钠是在水胶炸药和浆状炸药中被广泛采用的一种辅助氧化剂，其用量一般约占炸药总量的10～20。,2.水水是这类炸药中特有的基本组分，其含量为炸药总重量的8～20。作为浆状炸药的填充剂，水具有以下优点⑴提高了炸药的密度和爆速。⑵使炸药在物理形态上具有流变性，在爆炸性能上具有稳定性。⑶使炸药具有抗水性。⑷提高了炸药的安全性。,3.敏化剂浆状炸药和水胶炸药的敏化剂一般可分为两类⑴炸药敏化剂。⑵非炸药敏化剂。4.可燃剂常用的有梯恩梯、硝酸甲胺、铝粉、柴油、煤粉、石蜡和硫磺粉等。,5.胶凝剂（gellingagent）指能在氧化剂盐类水溶液中溶胀，使浆状炸药体系形成凝胶的物质。又称稠化剂或增稠剂。胶凝剂是决定浆状炸药和水胶炸药的物理化学性能、流变特性、储存性能、抗水性能、乃至爆炸性能的一个重要因素。常用的胶凝剂是一些易在水或氧化剂饱和水溶液中溶胀水合的植物胶（如田菁胶、古尔胶、槐豆胶等）和合成聚合物（如聚丙烯酰胺等）等。,6.交联剂（crosslinkingagent）使胶凝剂分子进一步键合为网状体型结构因而形成稳定凝胶的物质。浆状炸药胶凝体系的质量好坏不仅取决于胶凝剂，而且与交联剂的种类、数量和添加时机密切相关。常用的交联剂有焦锑酸钾、硼砂、重铬酸盐等。,7.其它添加剂主要有用来降低炸药冻结温度的抗冻剂（如乙二醇和甲酰胺等），抑制结晶生长或使结晶生长过程发生变化的晶形改性剂（如甲基萘磺酸钠、十二烷基磺酸钠）和控制炸药凝胶体系形成速度的交联抑制剂（如草酸、草酸盐、柠檬酸）等。,浆状炸药和水胶炸药具有良好抗水性能的主要原因,1.胶凝剂是线性高分子化合物（或混合物），当其遇水溶胀水合后与交联剂作用形成体型网状结构。在这种结构中，未溶解的氧化剂盐类和敏化剂等固相组分处于由网络结构产生的彼此隔离的各个“小巢穴”内，被连续的水凝胶介质所包围，一方面保证各组分均匀分布而不致分层离析，另一方面形成了对炮孔中水起隔离作用的保护膜，使水既不易侵入，同时盐类也不易溶失。,,2.浆状炸药和水胶炸药同属一类高密度的连续凝胶体系，具有相当大的内聚力和抗渗透能力，交联后的胶凝剂分子间存在着较强的吸引力，水难以向这种凝胶体系内渗透,返回,第五节乳化炸药,返回首页,乳化炸药的定义,乳化炸药（emulsionexplosive;emulsion）是通过乳化剂的作用，使氧化剂水溶液的微滴均匀地分散在含有空气泡或空心微球等多孔性物质的油相连续介质中而成的一种油包水型（W/O）的乳胶状炸药。乳化炸药主要由形成连续相的可燃剂（油相材料）、形成分散相的氧化剂水溶液、密度调节剂、油包水型乳化剂和一些添加剂组成。,乳化炸药与浆状炸药、水胶炸药的区别,乳化炸药是以氧化剂水溶液为分散相，非水溶性组分为连续相构成的乳化体系，属于油包水型（W/O）。其抗水性是通过油包水的物理内部结构来获得的。乳化技术是乳化炸药生产过程中的关键技术。,浆状炸药和水胶炸药则是以硝酸铵等无机氧化剂盐的水溶液为连续相，非水溶性的可燃剂、敏化剂（固体或液体）为分散相构成的胶凝体系，属于水包油型（O/W）的范畴。浆状炸药和水胶炸药的抗水性是通过粘弹性凝胶体对硝酸铵等可溶性组分的包覆作用来实现的。胶凝和交联技术是浆状炸药和水胶炸药生产过程中的关键技术。,含水炸药的特点,乳化炸药、水胶炸药和浆状炸药统称含水炸（water-basedexplosive），含水量一般都在8～20范围内。含水炸药具有以下共同的优点⑴抗水性强、密度高、体积威力大。适用于含水爆破环境，易沉入有水炮孔孔底。⑵摩擦、撞击、枪击感度和热感度大大低于铵梯炸药，可塑性好；使用安全，适合于现场混装机械化施工。,⑶除浆状炸药外，乳化炸药和水胶炸药都具有较好的爆轰感度，可以用1发8号雷管直接起爆。⑷除浆状炸药外，乳化炸药和水胶炸药都具有沟槽效应小和传爆距离长的特点，能够很好地满足露天深孔爆破对传爆长度的技术要求。,⑸炸药成分、炸药密度及炸药的形态可在较大范围内进行调节。可以根据所爆岩体的性质和最小抵抗线，在现场机械化混制出具有合适爆炸性能的炸药。含水炸药的主要缺点是耐冻性差，使用时一般要求炸药温度在0℃以上。另外，一些厂家的乳化炸药采用纸卷包装，容易破包，给装药工作带来很多不便。,图2-7浆状炸药生产流程图,,图2-7乳化炸药生产流程图,乳化炸药混装车,乳化炸药混装车,,,水胶炸药的枪击实验,乳化炸药,水胶炸药,钝感乳化炸药,水胶炸药,乳化炸药,返回,返回首页,第六节其他工业炸药,一、硝化甘油炸药（nitroglycerineexplosive）二、煤矿许用炸药（permissibleexplosive）三、太乳炸药（PETNlatexflexibleexplosive）四、粒状黏性炸药（stickyprilledexplosive）五、粉状乳化炸药（powderyemulsionexplosive）六、液体炸药（liquidexplosive）,返回,本章小结表26几类常用工业炸药的性能对比表,,返回首页,注①用50g的2号岩石铵梯炸药作为传爆药柱，炸药装在φ40mm钢管中测得的铅柱压缩值。②用导爆索法在φ40mm钢管中的测定值。,,返回,谢谢大家,返回首页,