石英砂在乳化炸药中的应用

为了提高乳化炸药的性能，采用化学发泡技术，对乳化炸药进行敏化，在保证正常生产的前提下，将微细粒末石英砂作为炸药的添加剂对乳化胶体进行敏化，提高率爆轰感度、缩短了保温发泡的时间，降低了散化剂的使用量，为完善乳化炸药在矿山现场的生产和应用提供了实际经验。

1、化学发泡

为了提高乳化炸药的爆轰感度，乳化炸药厂采用化学发泡技术对其进行敏化反应，而化学发泡技术的难度表现在两个方面：一是当时发不起来，后来又继续发泡，即存在后效；二是当时发得很好，经包装后，气泡损失，密度升高，难于起爆。为了得到合适的乳化炸药，在运行化学发泡技术时，一般采用以下几种方法：

（1）65℃左右发泡，50℃包装，但暂不封口，并对其保温，待密度合格后，再封口打包。

（2）65℃发泡，并在室温下密闭保温，待炸药冷却至40℃左右变稠后，固泡能力增加时，再采用合适的包装机包装。此时气泡因在高稠乳胶中固定，可以保持适合的密度。

以上两种方法，实践证明是有效的，但前者一般厂家保温时间至少需要4-5h；后者需要采用无吸入和抽空过程的包装，方可取得合格的产品。两者均存在保温时间长的问题，对生产工艺不利。

在上述工艺的基础上扬长避短，在乳化炸药中加入添加剂—微细粉末状的石英砂，在保证不恶化炸药生产可靠性的前提下，既可提高乳化炸药的性能，又缩短了保温发泡时间。

2、用石英砂做添加剂的理论依据

早在19世末，法国化学家别尔特罗首先提出了炸药起爆假说，他认为在机械作用下的起爆是由于机械能转变为热能，使炸药受到起爆温度所致。这种热起爆机理着重指出，当炸药受到撞击或摩擦时，机械能首先转变为热能，这些热能并不是均匀分布的，而是聚集在炸药许多局部的地方形成“热点”，由于热点的温度高，在其附近的炸药开始分解反应，同时也放出热量，促使反应加速，结果热点处所形成的强烈反应引起炸药的部分或全部爆炸。热点的形成和扩展的过程为：首先由机械作用产生热点，以热点为中点，反应向周围的炸药扩展，此时，大多以爆燃的形式进行，然后燃烧转变为低速爆炸，再成长为稳定的爆轰。

乳化炸药加入少量添加剂石英砂，使炸药与固体微粒石英之间产生摩擦，相当于加入了微小气泡，形成局部热点，从而可以提高乳化炸药的爆轰感度。

另外有人提出，石英砂在高温高压下发生晶体形态变化，使体积膨胀，因而有助于炸药做功。同时还有人认为，在1300℃时，硅与氨化合生成氮化硅，并放出气体，因此可以提高炸药的威力。

3、生产实践及实验结果

所加入的石英砂，是经过加工后的较微小的粉状砂粒，一般超过100目，其细度是相当小的。乳化炸药厂自1984年引进长沙矿山研究院的乳化炸药生产技术后，经过了10多年的生产实践，生产质量稳定。但曾有段时间，由于操作不当，敏感度达不到要求，φ32mm药卷经常发生拒爆，尤其是1989年，一次性报废炸药数10t。后来在热起爆机理的启迪下，在原炸药配方中加入适量的石英砂进行试验，结果，再也未发生过拒爆事故，其它各项技术参数均有所提高。

（1）加入石英砂以后，发泡技术易于实现，夏天不需要保温，即可达到要求的爆轰感度，冬天，以前需保温5-6h，加入石英砂后只需保温0.5h，即可达到要求的感度。其试验结果如表1。

表1 密度保温对比试验

由表1可知，加石英砂，保温0.5h就可达到1.22g/ml的密度，而此时炸药也可达到殉爆60m的性能；不加石英砂，需要保温5h，才能使密度达到1.18g/ml。由此可见加入石英砂以后，因微粒的存在，炸药中相当于加入了可形成热点的物质，从而提高了爆轰感度。

（2）实验表明，加入石英砂后，炸药的一些性能指标大致不变，而威力有所提高。

（3）人们较担心的问题是加入高硬度的石英砂后，会增加炸药的机械感度，从而发生爆炸事故。经多次采样检测，结果表明，加入和不加入石英砂的炸药，其撞击感度，抗击感度均为零，这说明炸药不会因加石英砂而使其可靠性能恶化。

4、结论：

（1）通过上述理论分析和生产实践表明，采用石英砂作为乳化炸药的添加剂是可行的，它可以提高炸药的爆轰感度，缩短保温发泡时间，使炸药的各项技术性能指标达到或超过国家标准。

（2）加入石英砂的乳化炸药，经检测证明其生产和贮存的可靠性并不会改变。