CN1368944A - 乳液炸药 - Google Patents

Abstract

一种乳液炸药组合物包含乳液炸药和隆起剂。在本发明的说明中,隆起剂是一种化合物或化合物的混合物,它能降低乳液炸药总的相对有效能量,但在燃烧/爆炸时产生气态产物。合适隆起剂的例子包括无机铵化合物、有机铵化合物、氨基酸和不含铵的酰胺、碳酸盐和硝酸盐。

Description

乳液炸药

本发明涉及一种炸药组合物，尤其是一种乳液炸药组合物，其制备方法和使用该组合物进行爆破(blasting)的方法。

炸药组合物爆炸时以多种形式释放出能量。在这些类型的能量释放中有两种类型的能量释放对在爆破过程中提供控制以确保所需的载荷大小分布和分散来说是特别重要的。它们是碎裂能量和隆起能量。碎裂能量(通常称为冲击能量)决定了炸药组合物打碎周围介质的能力。爆破硬介质如岩石需要具有较高碎裂能量的炸药组合物。隆起能量(通常称为气泡能量)决定了炸药组合物使其周围物质运动的能力。

炸药组合物的所需能量特性取决于多种因素，包括要爆破的介质的地质状况。例如，当爆破软介质如积土或煤时，宜使用碎裂能量低而隆起能量较高的炸药组合物。若碎裂能量的相对比例太高，则能量将在产生靠近爆破孔的过量细屑时被浪费掉。这个特殊问题仅仅通过减少炸药组合物的碎裂能量可能解决不了，因为在常规的炸药中，这种减少也包括减少了隆起能量。伴随产生的隆起能量的局部减少会导致载荷不太能扩散并且增加其收集的困难性和费用。

考虑到这种技术背景，希望提供一种能控制碎裂能量和隆起能量的分配的炸药组合物。例如，考虑到爆破较软的介质，希望提供一种可以降低碎裂能量而对隆起能量的损失可以忽略或最小的炸药组合物。

换句话说，希望降低炸药组合物的总能量，而对相关的隆起能量没有不适当的影响。在加入惰性稀释剂或填料来稀释炸药组合物可能达到这个目的的同时，预计也会明显地减少组合物爆炸时产生的气体的体积。产生的气体体积的减少将导致载荷扩散下降，并提高收集的困难性和费用。

本发明寻求提供一种能控制碎裂能量和隆起能量的分配的炸药组合物。更具体地说，本发明寻求提供一种碎裂能量可降低而对相关的隆起能量和爆炸时产生的气体体积没有显著影响的炸药组合物。这样，本发明的炸药组合物适于提供所需的碎裂能量和隆起能量的平衡，这种平衡易于在地质构造和爆破孔之内和之间变化，以便提供最佳的爆破性能。

本发明提供一种炸药组合物，在爆炸时这种组合物能产生较大的气体体积，而不管炸药组合物的相对有效能量如何。这可以通过在组合物中加入特定种类的添加剂/化学试剂达到。而这又能保持炸药组合物中较高量的隆起能量。

而且，本发明能通过减缓爆炸前端的化学反应而有效地控制炸药组合物的隆起能量。炸药的能量释放速率受其爆炸速度的控制，而爆炸速度又进一步取决于炸药反应区内化学反应的完全性。在爆炸冲击波的爆炸前端后面的不完全反应会使冲击波减速。本发明通过延迟特定选择的添加剂与在炸药组合物爆炸时发生的产生能量的分解反应之间的化学相互作用而影响爆炸速度的减缓。这种在爆炸前端和反应区末端之间的延迟对于在C-J平面后面(即位于反应区的末端)的剩余气体膨胀来说可以获得更多的能量。这又使更多能量可用于膨胀气体，这种情况的实际结果是更有效的介质(例如岩石)破裂和隆起过程。

因此，本发明提供一种包含乳液炸药和隆起剂(heave agent)的乳液炸药组合物。在本发明的内容中，隆起剂是一种化合物或化合物的混合物，它能降低乳液炸药总的相对有效能量，但在燃烧/爆炸时产生气态产物。由于具有这些特征，在炸药组合物爆炸时隆起剂能产生较大体积的气体，而不管组合物的相对有效能量如何。换句话说，加入隆起剂能降低相对有效能量，而对产生的气体体积的不利影响可以忽略或最小。

隆起剂可以是一种氧载体，其完全燃烧时的负热量例如为-100至-500kcal/kg(在0℃的H₂O_液体)。或者，隆起剂可以是一种与乳液炸药的燃料组分相比较弱的燃料。较好是，隆起剂的燃烧产生最少量的燃烧固体残余物。更好是，隆起剂在燃烧时只产生气态产物，使得没有炸药能量由于热量保持在固体燃烧副产物中而被浪费掉。作为较弱的燃料，隆起剂一般具有低的完全燃烧热量，一般是从几百到几千个kcal/kg，例如400至5000kcal/kg(在0℃的H₂O_液体)。

许多化合物都满足上述要求，故它们可用作本发明的隆起剂。作为例子，可以述及的有无机铵化合物、有机铵化合物、酰胺、氨基酸、碳酸盐和硝酸盐。可以使用这些化合物的任何两种或多种的混合物，只要混合物满足上述要求。有用的化合物是可以商购的，或可以使用已知的方法施加和匹配制得。有用的无机铵化合物包括铵盐、铵复盐和其混合物。较好的无机铵化合物包括硫酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硫代硫酸铵、硫氰酸铵、磺酸铵和磷酸铵。较好的复盐包括硫酸硝酸铵、磷酸硝酸铵和硝酸铵钙。较好的含无机铵的复盐是硫酸硝酸铵。我们发现肥料级的硫酸硝酸铵特别适用于本发明。

可以使用硝酸铵作为隆起剂，但这要取决于乳液炸药的特性。后者必须使硝酸铵满足上述作为隆起剂的要求。这样，不合适在乳液炸药中加入硝酸铵的情况是加入硝酸铵的效果提高了乳液炸药的相对有效能量。

固体硝酸铵可以与任何其它特定的隆起剂以固体混合物的形式一起使用。在这种情况下，乳液炸药中的硝酸铵-燃料可以被固体硝酸铵隆起剂所代替。在某些爆破应用中，固体硝酸铵和(其它)隆起剂的组合是非常有用的。在使用氧负性乳液炸药(oxygen negative emulsion explosives)的情况下，较好是将固体硝酸铵与隆起剂组合加入。例如，当隆起剂的氧负性大并且需要使用较大量时，则希望采用这种组合。

适用于本发明的有机铵化合物包括乙酸铵、草酸铵、酒石酸铵和柠檬酸铵。

有用的碳酸盐包括碱金属和碱土金属的碳酸盐如碳酸钠、碳酸钡和碳酸钙。

适用于本发明的硝酸盐包括碱金属和碱土金属的硝酸盐如硝酸钠和硝酸钙。

可以述及尿素和双氰胺作为合适的酰胺。当使用尿素时，以组合物的总重量计，其用量通常为10-30重量％。使用这种量的尿素对降低炸药组合物的爆炸速度是特别有效的，同时又能产生大量的气体。而且，尿素由于其费用低而效果好是较好的隆起剂。酰胺如含有-CONH₂结构部分的有机化合物或其衍生物也可用作适用作隆起剂的有用酰胺。

可以使用氨基酸作为隆起剂。作为例子，可以述及的有甘氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸和赖氨酸。动物饲料级的甲硫氨酸由于其较低的费用而是优选的。

在本发明炸药组合物中的隆起剂的用量一般大于5重量％。隆起剂的用量易于高达约60重量％。然而，隆起剂在炸药组合物中的用量较好为20-40重量％。

在本发明组合物中包括的隆起剂是固体状，通常呈颗粒/粒子的形状。隆起剂的粒度通常为1-10mm直径。最佳粒度取决于炸药的大小(直径)。在大直径的炮眼中宜使用较大直径的隆起剂颗粒，如用于爆破积土或煤(爆破孔为150-320mm)的那些颗粒。这就是说，最常用的粒度约为1-2mm。硫酸硝酸铵(肥料级)是商购的，其粒度在2-5mm的范围内占85％，平均粒度为2.8-3.5mm。

适用于本发明的炸药乳液可以是油包水型乳液、油包熔体型乳液或燃料包熔体型乳液。油包水型乳液炸药组合物首先由Bluhm在美国专利3,447,978中披露，它包含(a)含无机释氧盐水溶液的不连续液滴的不连续水相；(b)与水不溶混的连续有机相，液滴分散在整个有机相中；和(c)乳化剂，它能形成氧化剂盐溶液的液滴在整个连续有机相中的乳液。当这些类型的乳液仅在不连续相中包含非常少量的水或外来的水时，它们更恰当地应被称为燃料包熔体型乳液炸药。

用于乳液水相的合适的释氧盐包括碱金属和碱土金属的硝酸盐、氯酸盐和高氯酸盐、硝酸铵、氯酸铵、高氯酸铵和它们的混合物。较好的释氧盐包括硝酸铵、硝酸钠和硝酸钙。释氧盐更好包括硝酸铵或硝酸铵和硝酸钠或硝酸钙的混合物。这些盐溶解并形成乳液的水相中的部分。

以乳液组合物的总量计，本发明组合物中释氧盐组分的含量一般为45-95％ w/w，较好为60-90％ w/w。在其中的释氧盐包含硝酸铵和硝酸钠的混合物的组合物中，对这种混合物来说较好的组成范围是每100份硝酸铵有5-80份硝酸钠。因此，在较好的组合物中，释氧盐组分包含45-90％ w/w(以乳液组合物的总量计)的硝酸铵或0-40％ w/w硝酸钠或硝酸钙和50-90％ w/w硝酸铵的混合物。

一般来说，在本发明组合物中的水的用量占乳液组合物总量的0-30％w/w。该用量较好为4-25％ w/w，更好为6-20％ w/w。

本发明乳液组合物中的水不溶混有机相包含乳液组合物的连续“油”相，它是燃料。合适的有机燃料包括脂族、脂环族和芳族化合物和其混合物，它们在配制的温度时呈液态。合适的有机燃料可以选自燃料油、柴油、馏出液、炉油、煤油、石脑油、蜡如微晶蜡、石蜡和含油蜡、石蜡油、苯、甲苯、二甲苯、沥青材料、聚合物油如低分子量的烯烃聚合物、动物油、植物油、鱼油和其它的矿物、烃或脂肪油和其混合物。较好的有机燃料是液体烃，它通常称为石油馏出液如汽油、煤油、燃料油和石蜡油。

以组合物的总量计，乳液中有机燃料或连续相的含量一般为2-15％w/w，较好为3-10％ w/w。

本发明乳液组合物中的乳化剂可以包含选自制备乳液炸药组合物的已有技术中已知的许多乳化剂中的乳化剂。本发明乳液组合物中所用的乳化剂特别好是基于聚[链烯基]琥珀酐和烷基胺反应产物的众所周知乳化剂中的一种，它包括链烷醇胺的聚异丁烯琥珀酐(PiBSA)衍生物。用于本发明乳液的其它合适的乳化剂包括醇烷氧基化物苯酚5烷氧基化物、聚(氧化烯)二醇、聚(氧化烯)脂肪酸酯、胺烷氧基化物、山梨醇和甘油的脂肪酸酯、脂肪酸盐、脱水山梨醇酯、聚(氧化烯)脱水山梨醇酯、脂肪胺烷氧基化物、聚(氧化烯)二醇酯、脂肪酸胺、脂肪酸酰胺烷氧基化物、脂肪胺、季胺、烷基噁唑啉、链烯基噁唑啉、咪唑啉、烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基磺基琥珀酸盐、烷基磷酸盐、链烯基磷酸盐、磷酸酯、卵磷脂、聚(氧化烯)二醇和聚(12-羟基硬脂)酸的共聚物和它们的混合物。

一般来说，乳液中的乳化剂在乳液中占的量高达5％ w/w。可以使用较高比例的乳化剂，并且它可以用作组合物的补充燃料，但通常并不需要加入多于5％ w/w的乳化剂来达到所需的效果。可以使用较少量的乳化剂来制备稳定的乳液，并且出于经济上的原因，较好是将乳化剂的用量保持在形成乳液所需的最少量。乳化剂的较好用量为油包水型乳液的0.1-3.0％ w/w。

通常，乳液本身是不可爆炸的，为了形成炸药组合物，乳液必须与敏化剂如本身是炸药(如三硝基甲苯或硝化甘油)或不连续相的空隙剂混合。合适的空隙剂包括玻璃微气球、塑料微气球、发泡聚苯乙烯珠和气泡，包括化学放气剂就地产生的氮气泡和夹带的空气。

若需要的话，除了水不溶混的有机燃料相外，可以在乳液中加入其它任选的燃料物质，下面称其为辅助燃料。这种辅助燃料的例子包括细微的固体和水可溶混的有机液体，所述有机液体可用于部分代替水作为释氧盐的溶剂或扩充释氧盐的水性溶剂。这种辅助燃料的例子包括细微的固体和水可溶混的有机液体，所述有机液体可用于部分代替水作为释氧盐的溶剂或扩充释氧盐的水性溶剂。固体辅助燃料的例子包括细微的材料如硫和碳质材料如天然沥青、粉碎的焦炭或木炭、炭黑、糖如葡萄糖或右旋糖和植物产物如淀粉、坚果粗粉(nut meal)、谷物粗粉和木浆。水可溶混的有机液体的例子包括醇类如甲醇和二醇类如乙二醇。一般来说，本发明组合物中任选辅助燃料组分的含量为组合物总量的0-30％ w/w。

可以采用多种不同的方法来制备油包水型乳液组合物。一种较好的制备方法包括：在高于盐溶液的捏造点(fudge point)的温度下，较好在20-110℃的温度下将所述释氧盐溶解在水中，获得盐的水溶液；将盐的水溶液、水不溶混的有机相和乳化剂合并，快速混合成油包水型乳液；混合直到乳液均匀。

下述这种情况也在本发明的范围内，即可以在乳液中加入其它物质或物质的混合物，所述物质是释氧盐或它们本身适用作炸药材料。

认为本发明实践所用的隆起剂在乳液炸药的分解过程中起着重要的作用。仅作为举例说明，下面参考其中的释氧盐是硝酸铵的组合物进行说明。

认为在乳液炸药的燃烧过程中决定速率的一步是硝酸铵成为氨和硝酸的离解反应：

NH₄NO₃＞NH₃+HNO₃吸热  (1)

     ＜

认为隆起剂通过下述作用抑制或延迟了上述反应(1)的过程：

(i)例如通过下列相关的离解平衡明显向左移动而发生分解，产生过量的氨，

(NH₄)₂C₂O₄＞2NH₃+(COOH)₂    (2)

草酸铵＞氨+草酸

(ii)酰胺(如尿素、双氰胺)、含-CONH₂的酰胺、氨基酸或其它还原材料与反应(1)的硝酸铵分解过程中产生的硝酸或氧化氮混合。认为未氧化的氨积聚在反应区中，从而抑制或延迟了反应(1)的燃烧过程。在下面的反应图解中，使用尿素来举例说明。

HNO₃+CO(NH₂)＞CO(NH₂)₂HNO₃    (3)

硝酸+尿素＞硝酸脲

这样，认为隆起剂在硝酸铵的分解反应中用作延迟剂。反应(2)和(3)使反应(1)的平衡向左移动，因此认为控制了能量释放的速率。

隆起剂与乳液炸药的相互作用使下述反应进行完全：

NH₄NO₃＞2H₂O+0.5O₂+N₂放热  (4)

由于通过与在反应(2)中延迟剂的分解产生的氨反应而排除了过量的氧，所以认为使反应(4)朝着释放热量的方向进行是可能的。

2NH₃+1.5O₂＞N₂+3H₂O放热  (5)

即使是少量的可燃物质也会影响放热分解以释放相当大量的放热能量进行。认为使用较弱酸的铵盐，即具有较低离解温度的铵盐有助于分解成气态组分(即2)。

硝酸铵是一种在每个分子中含一个氧原子的氧正性分子(oxygen positivemolecule)，这对完全燃烧其氢原子所需的来说是过量的(即4)。当存在热量时，过量的氧用于氧化加入铵盐的氨基团中的氢(即5)。氨(在铵盐中)的氧化产生热量，所述热量进一步需要将酸残基(在铵盐中)转变成气态产物。

(COOH)₂+热量＞H⁺ ₂+2COO^-吸热  (6)

除了上述需要外，同时也需要热能用于将先前硝酸铵离解成氨和硝酸。

NH₄NO₃+热量＞NH₃+HNO₃吸热  (1)

加入本发明的隆起剂看来能对炸药的分解过程产生延迟和略微去敏化的效果。而且，隆起剂看来能提供由于氧化氨基团(如上述反应(5)所示)而致的热能过剩，和由于酸基的离解反应(6)而致的热能不足。

认为隆起剂对化学反应和热化学有显著的影响。化学能的释放速率在炸药破碎介质如岩石的作业上是非常重要的。能量分配成碎裂能量和隆起能量决定了炸药破碎和使其周围物质运动的能力。

通过由降低爆炸速度值和延长反应区的长度(临界直径)所显示出来的减缓爆炸前端的化学反应，本发明实践所用的隆起剂就能有效地控制隆起能量的释放。隆起剂通过与乳液炸药进行反应能产生大量的爆炸过程的气体。大量的气体释放能提供有效的爆破。由于释氧盐不连续相而使燃料油直接氧化也会产生大量非常热的气体，这样就往往具有非常高的能量。

有利的是，本发明提供一种能使能量释放的速率得到控制同时又保持产生大量气体的容易变化的炸药组合物。本发明的组合物能在预钻孔图案的炮眼中装上这样的炸药组合物，其能量释放速率是为各炮眼和甚至是各炮眼中的区域特定选择的。使用本发明可变能量的炸药能在破碎积土的地方提供更好的控制，并可以减少或消除反向破碎(back break)。

通过在制造和将炸药组合物泵送和/或预抽(auguring)到炮眼中的过程中改变加到炸药组合物中的隆起剂的比例，就可以提供具有可变能量分布和能量释放速率的本发明组合物。乳液炸药组合物通常是使用散装货卡车(bulktruck)就地将各组分与燃料油混合制得。就地(on site)制造乳液炸药组合物易适用于制造本发明的炸药组合物。

可以在可移动的炸药制造单元中加入附加的贮藏装置，从而在制造炸药的过程中控制隆起剂的计量速率来控制隆起剂用量的快速变化。这也使炸药的组成从一个爆破孔到另一个爆破孔很容易地发生变化，并且该组成还在任何特定的爆破孔中快速变化。通过即使在爆破孔中也产生适当的能量释放，就能容易地顾及到地质上的局部变化。

本发明的组合物能减少细屑的产生，降低反向破碎，改进岩石积土的形成和放置，从而提供提高的拉铲挖土机和铲斗效率，并可以降低或消除地面的破坏(bullying)。

尽管可以使用本发明乳液炸药组合物本身，但这些炸药也可以与已有技术中已知的ANFO-基炸药混合起来。

本发明的组合物可以通过将本文所述的隆起剂与乳液炸药混合起来容易地制得。乳液可以是制备的批料，或者可以在制备乳液炸药的过程中将隆起剂与乳液炸药的各组分混合起来。可以采用常规的方法进行混合。

本发明也提供一种爆破的方法，它包括使本发明的炸药组合物爆炸。可以采用常规的方法使组合物爆炸。

现在用下述实施例和对比例对本发明进行说明。

实施例1

将重量百分数比例如下表所列的各组分混合，制备具有下述配方的乳液炸药组合物。

氧化剂溶液：

硝酸铵(无孔)                     73.80

水                               18.40

乙酸(75％)                       0.16

苏打灰                           0.04

燃料混合物：

乳液                             1.85

石蜡油                           5.75

使用放气剂(30％ w/w溶于水的亚硝酸钠)使这种乳液敏化。在敏化的乳液中混入平均直径为2.8-3.5mm的肥料级硫酸硝酸铵(ASN)颗粒。在下表中列出了ASN：乳液的混合比和各配制料的密度。进行许多理论计算，以评价各组合物的可能的特性。使用“理想炸药标准”(“IDEX”)计算理想炸药特性的这些计算结果也列于表1中。

                                                表1

                                             炸药乳液

ASN：炸药乳液-IDEX计算
								0/100	20/80	30/70	40/60	50/50	60/40
密度(g/cc)	1.20	1.28	1.32	1.37	1.42	1.48
							气体体积(l/kg)	1100	1080	1070	1060	1040	1020
REE(％)	95	88	85	82	78	73
							RBS(％)	143	141	141	140	138	135

REE代表在压力为100MPa时的相对有效能量，它相对于ANFO标准化。对ANFO来说取REE为100％。

RBS代表相对本体强度(Relative Bulk Strength)，它相对于ANFO(其RBS为100％)标准化。RBS包括密度加权，它可以通过将给定组合物的REE乘以因子d_c/d_ANFO而算得，其中d_c是所考虑的组合物的密度，d_ANFO是ANFO的密度。

可以看出，加入隆起剂(硫酸硝酸铵)降低了组合物的相对有效能量。然而，这种降低仅涉及所产生的气体体积稍有些降低。这样，隆起剂可用于调整乳液炸药组合物的特性。在实践中，由于加入隆起剂提高了组合物的密度，故相对本体强度基本上不受影响。

实施例2

按下面所列的重量百分数将各组分混合，制备敏化的油包水型乳液。

氧化剂溶液：

硝酸铵                              72.80

高氯酸钠                            9.00

水                                  8.00

燃料混合物：

乳化剂                              1.60

石蜡油                              4.60

敏化剂：                            4.00

所得的乳液是引爆剂敏感的。

有一个例外，即在这种乳液中加入肥料级ASN(平均直径为2.8-3.5mm)颗粒，其重量比如下表所列。各配制料的密度也列于下表中。

对各组合物加以试验，按下述方法测量它们的爆炸速度。将两根一定长度的具有清洁切割末端的光导纤维以一段已知的间距(一般为100mm)插入在卡纸板管中进行试验的炸药内。光导纤维的其它末端连接到电子计时器的终端上，所述计时器能记录从开始信号到停止信号期间的光脉冲的时间。位于与引爆剂最接近的炸药(charge)中的光导纤维为计时器提供开始信号，应将其连接到终端0上。第二根光导纤维使计时器停止计时，应将其连接到终端1上。当爆炸前端通过开始和停止的光导纤维时，计时器记录来自爆炸前端的光脉冲的时间，并以毫秒显示该时间。从爆炸前端通过第一根光导纤维到第二根光导纤维所花费的时间计算爆炸速度。

使在不同直径卡纸板管中的一次装载的炸药爆炸。用达到100％炸药爆炸时的最小装载的炸药直径来确定临界直径。也计算可获得的相对有效能量、可获得的相对本体强度和气体体积。

这些试验的结果列于下表2中。

                                  表2

配制料号	CE1	1	2	3	4
						乳液(wt％)	100	70	60	50	40
ASN(wt％)	-	30	40	50	60
						密度(g/cc)	1.10	1.20	1.26	1.32	1.34
VOD(km/s)
						敞口的一次装载炸药直径
19mm	4.65	3.85	3.40	F
						25mm	4.95	4.30	3.95	3.60	F
32mm	5.05	4.50	4.20	3.80	3.10
						45mm	5.25	4.65	4.45	4.25	3.70
100mm	5.40	4.90	4.80	4.50	4.00
						临界直径(mm)	＞8	＞12	＞16	＞18	＞25
有用的能量
						REE(％)	103	90	84	79	73
RBS(％)	142	139	135	133	130
						气体体积(l/kg)	1010	987	982	977	973

F-无法爆炸

实施例3

将各组分混合来制备具有上述实施例1所示组成的未敏化的油包水型乳液。用实施例1的放气溶液敏化乳液，所得敏化的乳液具有下表3所列的密度。有一个例外，即象实施例1一样，在各配制料中加入肥料级的ASN。对各组合物加以试验，计算REE、RBS和气体体积。结果如下。

                                表3

配制料号	CE2	5	6	7	8
						乳液(wt％)	100	70	60	50	40
ASN(wt％)	-	30	40	50	60
						密度(g/cc)	1.12	1.23	1.29	1.33	1.35
VOD(km/s)
						敞口的一次装载炸药直径
28mm	4.95	F
						40mm	5.15	4.20	F	F	F
70mm	5.40	4.80	4.60	3.80	/
						100mm	5.50	5.00	4.80	4.40	4.40
152mm	5.65	5.10	5.00	4.60	/
						临界直径(mm)	＞28	＞40	＞50	＞60	＞120
可获得的能量：
						REE(％)	87	78	75	70	65
RBS(％)	121	120	121	117	110
						气体体积(l/kg)	1100	1070	1060	1040	1020

F-无法爆炸

/-不能测定

实施例4

改变敏化乳液的精确配方，调节放气的程度，重复实施例3的过程。结果列于下表4中。

                        表4

配制料号	CE3	9	10
				乳液(wt％)	100	80	60
ASN(wt％)	-	20	40
				密度(g/cc)	1.26	1.31	1.39
VOD(km/s)
				敞口的一次装载炸药直径
70mm	F
				80mm	4.90	/
90mm	5.40	F
				100mm	5.60	4.30	F
125mm	5.80	5.00	3.80
				150mm	6.00	5.50	4.10
临界直径(mm)	＞70	＞90	＞100
				可获得的能量：
REE(％)	100	91	84
				RBS(％)	157	149	146
气体体积(l/kg)	1100	1080	1060

F-无法爆炸

/-不能测定

实施例5

按实施例1制备(未敏化的)乳液。有一个例外，即将各乳液混合，以包含硝酸铵和尿素或ASN(肥料级；平均直径为2.8-3.5mm)的颗粒混合物作为隆起剂。

按上述方法试验配制的炸药，结果列于表5中。

                      表5

配制料号	CE4	CE5	11	12	13
						乳液(wt％)	100	100	70	60	60
硝酸铵(wt％)	-	-	24	-	-
						尿素(wt％)	-	-	6	-	-
ASN(wt％)	-	-	-	40	40
						密度(g/cc)	1.12	1.26	1.18	1.29	1.39
VOD(km/s)
						敞口的一次装载炸药直径
50mm	/	/	4.50	4.60	/
						70mm	5.40	/	4.60	4.80	/
100mm	5.50	5.60	5.00	5.00	/
						150mm	5.65	6.00	5.00	/	4.10
180mm	/	/	/	/	/
						临界直径(mm)	＞35	＞70	＞60	＞50	＞120
可获得的能量：
						REE(％)	87	100	/	75	84
RBS(％)	121	157	/	121	146
						气体体积(l/kg)	1100	1100	1090	1060	1060

/-不能测定

可以将实施例2-5的结果总结如下。

在各组合物中加入隆起剂能提高临界直径。例如，在配制料号1-4中将隆起剂的用量从30重量％提高到60重量％使临界直径从约12mm提高到约25mm。在其余的实施例中也观察到这种效果。一次装载炸药的临界直径随反应区的长度而变。反应区的长度对快速爆炸的炸药来说是非常短的(2-10mm)，而对较慢爆炸的一次装载炸药来说是非常长的(35-70mm)。业已观察到爆炸前端反应的显著减缓对C-J平面后面的剩余气体膨胀来说可以获得更多的能量。

加入隆起剂显著地降低了REE，其降低程度随隆起剂用量的增加而提高。例如，在配制料号1-4中，REE为90-73％。然而，在这些配制料中，产生的气体体积保持较为恒定，仅在987-973 l/kg之间波动。对气体的体积确实没有显著程度的不利影响。在使用隆起剂的所有实施例中，这种效果也都是一致的。这些结果表明按本发明，可以加入隆起剂来控制组合物的爆炸特性。RBS值保持不变，除了加入过量的60％隆起剂。RBS随进行试验的组合物的密度而变。

对比例1

按实施例2制备油包水型炸药乳液。有一个例外，即在乳液中加入氯化钠(10-40％通过36目；英国标准筛，10％通过72目；英国标准筛)，其重量％如下表所列。对乳液进行试验，象上述实施例一样进行计算，结果如下。

                                  表6

配制料号	CE5	CE6	CE7	CE8
					乳液(wt％)	100	80	70	50
氯化钠(wt％)	-	20	30	50
					密度(g/cc)	1.10	1.26	1.35	1.45
25mm	4.95	4.75	4.40	3.95
					32mm	5.05	4.90	/	4.20
45mm	5.25	4.85	4.75	4.40
					100mm	5.40	5.15	5.00	4.60
临界直径(mm)	＞19	＞19	＞19	＞19
					可获得的能量：
REE(％)	103	76	63	39
					RBS(％)	142	116	102	71
气体体积(l/kg)	1010	808	707	506

/-不能测定

在本发明的说明中，氯化钠是一种惰性稀释剂/填料。加入氯化钠对临界直径没有影响，所述临界直径保持约为19mm的恒定值。氯化钠使REE降低，并且使燃烧时产生的气体体积明显减少。例如，与未添加的乳液(配制料CE5)相比，加入50重量％的氯化钠有效地将产生的气体体积减半。气体体积的这种减少是由于下述这个事实，即氯化钠不能促进爆炸时气体的产生。这应与本发明所用的隆起剂相比较，本发明的隆起剂能降低REE，但对燃烧时产生气体体积的不利影响很小。这是因为隆起剂有助于改进爆炸过程的效率。

从产生的爆炸烟雾来看，也观察到包含隆起剂的组合物能提供较清洁的爆炸。这可由燃烧配制料1-4(表2)时不存在爆炸产生的棕色/黄色烟雾来说明。在较大测试部位的范围内，对比配制料CE2产生一些黄色的烟雾，而配制料5-8在爆炸后产生白色/浅灰色的烟雾。对比配制料(CE1)在爆炸时产生略带气味的黄色/棕色颜色。认为黄色/棕色的烟雾是较少的氧化氮造成的。认为使用隆起剂能提供较完全的燃烧，从而产生较少的部分氧化的物质。这是本发明的另一个优点。

本领域的技术熟练者将明白，除了具体说明之外，在此所述的本发明很容易地就能进行改变和改进。应明白的是，本发明包括所有这些落在本发明的精神和范围内的改变和改进。本发明也包括在此说明书中提到或指出的单个或集合起来的所有步骤、特征、组合物和化合物，以及任何两个或多个所述步骤或特征的任何和所有的组合。

在通篇本说明书和下述权利要求书中，除非上下文另有要求外，措词“包含”和其变体如“含有”和“含”应被理解成意味着包括所述一个整数或步骤或多个整数或步骤的组，但并不排除任何其它一个整数或步骤或多个整数或步骤的组。

Claims (16)

1.一种乳液炸药组合物，它包含乳液炸药和隆起剂。

2.如权利要求1所述的组合物，其中隆起剂是一种完全燃烧时具有负热量的氧载体的化合物，或是一种在炸药组合物爆炸时产生气态产物的与乳液炸药中存在的燃料相比较弱的燃料。

3.如权利要求1或2所述的组合物，其中以组合物的总重量计，隆起剂的存在量至少为5重量％。

4.如上述任一项权利要求所述的组合物，其中隆起剂选自无机铵化合物、有机铵化合物、氨基酸和不含铵的酰胺、碳酸盐和硝酸盐。

5.如权利要求4所述的组合物，其中隆起剂是一种无机化合物，它选自硝酸铵、硫酸铵、氯化铵、碳酸铵、碳酸氢铵、硫代硫酸铵、硫氰酸铵、磺酸铵、磷酸铵、硫酸硝酸铵、磷酸硝酸铵和硝酸铵钙。

6.如权利要求4所述的组合物，其中有机铵化合物选自乙酸铵、草酸铵、酒石酸铵和柠檬酸铵。

7.如权利要求4所述的组合物，其中碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钡和碳酸钙。

8.如权利要求4所述的组合物，其中硝酸盐选自硝酸钠和硝酸钙。

9.如权利要求4所述的组合物，其中酰胺选自尿素、双氰胺和含有-CONH₂官能部分的酰胺，或它们的衍生物。

10.如权利要求4所述的组合物，其中氨基酸选自甘氨酸、甲硫氨酸、丙氨酸和赖氨酸。

11.如上述任一项权利要求所述的组合物，其中乳液炸药是一种油包水型乳液，它包含含释氧盐的水相和含燃料的与水不溶混的有机相。

12.一种制造乳液炸药组合物的方法，它包括将隆起剂混入乳液炸药中。

13.如权利要求12所述的方法，其中隆起剂如权利要求2和4至10中任一项所定义。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中以组合物的总重量计，混入乳液炸药中的隆起剂的量至少为5重量％。

15.如权利要求12至14中任一项所述的方法，其中乳液炸药如权利要求11中所定义。

16.一种爆破的方法，它包括使权利要求1至11中任一项定义的乳液炸药组合物发生爆炸。