通用型低密度铵油炸药研究与应用

作者： 韩健【原创】 2023-02-03

（国家能源集团准能集团炸药厂, 内蒙古鄂尔多斯 010300）

摘要：本文主要论述了一种通用型低密度铵油炸药的研究过程。从研发背景、爆破实验、工业化生产、在黑岱沟露天煤矿爆破中应用、爆破效果分析、产生的效益等内容进行探讨，得出结论：通用型低密度铵油炸药不仅爆炸性能满足国家民爆行业标准，而且降低了炸药的生产成本。

关键词：通用岩石铵油；珍珠岩；炸药研发；工程爆破

引言

工业炸药又称民用炸药，由氧化剂、可燃剂和其他添加剂等组分按照氧平衡的原理均匀混制而成的高能量密度含能材料，广泛应用于矿山、铁路、水利等工程爆破。神华准格尔能源有限责任公司炸药厂是国家“八五”计划期间重点项目，目前负责准能集团公司两个露天（黑岱沟和哈尔乌素）煤矿工程爆破所需炸药生产、运输、装药。1996年建厂投产，年核定生产能力1万吨，2006年8月扩能改造，引进国际先进的散装炸药生产工艺技术与装备，年核定生产能力14.5万吨，是目前国内单点生产核定产能最大的散装炸药制备厂。

1 项目背景与研究意义

随着国内民爆行业不断发展，技术创新成为许多民爆生产企业发展的重要推动力。我厂多年来一直重视技术创新工作，走出了一条独具特色的炸药工艺技术创新之路。

2020年末，我厂工程技术人员再次相聚，探讨2021年技术创新工作，创新思路：一是爆破工程所需炸药品种和质量方向；二是降低炸药生产成本方向；三是结合炸药厂现有生产工艺条件深入发掘。

根据上述创新思路要求，结合两矿工程爆破需求，提出了通用型低密度铵油炸药研究与应用的项目，本项目研究出发点就是进一步降低炸药生产成本，同时还可以解决现有的炸药品种在爆破工程中，引发的安全质量问题，进一步优化爆破质量。

2 成果简述

2.1 炸药生产成本进一步降低。利用低密度惰性物质作为炸药组分，代替部分铵油炸药，减少铵油炸药的使用量，达到降低炸药成本的目标。

2.2 通过改变低密度惰性物质比例，改变炸药的爆炸性能，使炸药的波阻抗与岩石波阻抗更加匹配，提高炸药在工程爆破中的能量利用率，进一步优化爆破质量。

2.3 低密度惰性物质作为炸药组分，只是炸药的密度的调节剂，改变炸药的爆炸性能，不提高炸药的感度，保证了炸药在生产、储存、运输和使用过程的安全。

2.4 利用原有的炸药生产工艺设备进行工业化生产，不增加新的生产工艺设备，不增加新的生产投入成本，使研发成果的转化更加容易和顺畅。

2.5 提高爆破服务水平。炸药爆炸性能可以根据爆破工程需求进行变化，改变了爆破工程因炸药品种及爆炸性能的受限而进行调整的局面。

3 实验过程

为了通用岩石铵油炸药研究与应用项目顺利推进，给后续实验环节提供技术支持，下面对小样实验进行总结如下：

3.1 实验时间

2021年4月-5月

3.2 实验验证内容

验证炸药在储存时间分别为0天、15天、30天的爆炸性能，炸药样品组分配比见表1：

表1通用低密度铵油炸药试验配比

试验编号	珍珠岩占比%	硝酸铵占比%	柴油	添加剂	密度 g/cm3	样品数量	备注
A1	1	93%	4	2	0.8	9
A2	2	92%	4	2	0.78	9
A3	3	91%	4	2	0.75	9
A4	4	90%	4	2	0.70	9
A5	5	89%	4	2	0.6	9

3.3炸药样品制作

3.3.1原材料

包括：多孔粒状硝酸铵、惰性低密度材料（珍珠岩）、柴油、新型添加剂。

3.3.2 实验过程

图.png

3.3.3通用低密度铵油炸药试验结果记录表

表2 国产复合油相的参数指标

储存时间	试验编号	珍珠岩占比%	密度 g/cm3	平均爆速m/s			测试条件	雷管感度	储存稳定性
0天	A1	1	0.8	3188	3176	3155	直径110PVC管 8#工业导爆管雷管起爆具450g BSW-3五段智能	无	良好
0天	A2	2	0.78	2970	3005	3054		无	良好
0天	A3	3	0.75	2716	2843	2788		无	良好
0天	A4	4	0.70	2320	2613	2467		无	良好
0天	A5	5	0.6	1894	1967	2043		无	良好
15天	A1	1	0.8	3158	3075	3054	直径110PVC管 8#工业导爆管雷管起爆具450g BSW-3五段智能	无	良好
15天	A2	2	0.78	3060	3104	3148		无	良好
15天	A3	3	0.75	2817	2935	2777		无	良好
15天	A4	4	0.70	2220	2413	2354		无	良好
15天	A5	5	0.6	1845	1753	1824		无	良好
30天	A1	1	0.8	3034	3012	3033	直径110PVC管 8#工业导爆管雷管起爆具450g BSW-3五段智能	无	良好
30天	A2	2	0.78	3120	3023	3046		无	良好
30天	A3	3	0.75	2748	2864	2698		无	良好
30天	A4	4	0.70	2120	2134	2266		无	良好
30天	A5	5	0.6	1756	1759	1897		无	良好

实验结论：通过近2个月的小样实验，珍珠岩占比不同的通用岩石铵油炸药，在添加比例（1%-5%）范围内爆炸性能相对稳定。储存15天和30天后，通过对爆炸性能进一步实验验证，储存稳定性良好，可以进行工业化生产实验，并在露天爆破工程中进行实验验证。

4 工业化生产与应用

为了确保工程爆破质量，在上述实验的基础上，确定炸药的组分配比为A1，即珍珠岩在硝酸铵中的占比为1%，既保证炸药的爆炸性能，同时可以降低炸药的生产成本，同时根据爆破后爆破效果分析，进一步优化配方比例。

4.1 工业化生产工艺设备

通用型低密度铵油炸药的研发旨在进一步降低炸药生产成本，同时进一步优化改善现有的炸药品种的爆破工程效果，预防引发的安全爆破质量问题。该项目与低密度炸药部分工艺几乎相同，只是在原材料上增加了活性添加剂，其他组分比例发生了变化。所以借助现有的地面生产工艺设备和现场混装铵油炸药车，可以实现工业化生产。

4.2 工艺流程

4.2.1 硝酸铵准备与珍珠岩准备

多孔粒状硝酸铵与珍珠岩分别通过地面上料塔生产系统的两个投料口投料，通过输送螺旋，再经斗式提升机将两种原材料加装至两个55吨储罐备用，现场混装铵油炸药车驶入加料区，直接将混合后的硝酸铵与珍珠岩加入干料仓。

4.2.2 柴油（柴油与废机油混合物）添加

现场混装炸药车的柴油加装，通过地面储存罐，通过快速接头对接，启动柴油自动加油机向炸药车工艺油相添加柴油。柴油与废机油混合物添加是通过废机油配制间进行，废机油间混合装置将柴油与废机油按工艺比例要求混合完成后，输送至储罐存放备用。炸药车通过快速接头连好后启动泵送系统将混合可燃剂加装到工艺油相。

4.2.3 活性添加剂加装

活性添加剂是一种高分子化合物，与水按照工艺比例融合后，加装到混装炸药车添加剂料仓，在生产时，添加剂与柴油分别注入流动硝酸铵中，通过侧螺旋混合后装入炮孔。添加剂与水混合过程是通过添加剂配置平台完成，添加剂配置平台工艺设备相对简单。

4.2.4 通用岩石铵油炸药的应用

通用型低密度铵油炸药生产工艺系统主要生产设备是炸药厂原有的散装炸药生产工艺及设备，只是增加了一套添加剂配置装置。现场混装炸药车将所有的原材料加装完毕后，即完成了物料加装，可以驶入炮区进行装药作业。

从2021年6月开始，在黑岱沟露天煤矿配合下，完成了多个炮区，装药量1000吨左右的爆破试验。通过爆破后爆破效果分析，在岩石相对偏软的地方，使用通用岩石铵油炸药爆破效果更好，而且也降低了爆破成本。

实验结论：通过近1个月的黑岱沟露天煤矿煤层爆破、岩石松动爆破工程试验应用，爆破效果良好，没有发生任何爆破质量问题，而且降低了爆破成本，可以进一步推广至哈尔乌素露天煤矿爆破工程应用。同年7月，通用岩石铵油炸药在准能公司两个露天煤矿爆破工程中广泛应用。

5 关键技术（创新点）

5.1 增加了两矿爆破工程所用炸药品种，可以更加广泛的服务于各种煤层及岩石爆破。通用低密度炸药可以根据爆破介质变化随时调整组分配比，调整炸药的性能满足爆破需求。

5.2 惰性添加剂（珍珠岩）在与多孔硝酸铵混合的过程中，增加了混多孔硝酸铵的流散性，可以有效的防止硝酸铵的结块现象。

5.3 不仅降低了炸药生产成本，同时减低了爆破成本，使整个爆破流程受益。

6 主要研究成果

6.1 用低密度成本材质作为炸药组分，代替高密度成本硝酸铵，降低现场混装炸药生产成本，低密度材质作为炸药的组分使用非常安全。

6.2 优化炸药配比，调节炸药爆炸性能，提高炸药在工程爆破中的能量利用率，进一步优化爆破质量。

6.3 优化了爆破设计，可以根据地质情况，随时调整爆破方案，达到爆破效果改善和降低爆破成本。

作者简介：韩健(1983-)，男，内蒙古农业大学行政管理专业，现任神华准格尔能源有限责任公司炸药厂炸药车队质量控制班班长，从事现场混装炸药质量控制管理、新型炸药研发。

来源：化学工程与装备 - 官方网站 - 创刊于1972 2022年第12期在线投稿 >>

通用型低密度铵油炸药研究与应用

推荐

为你推荐

广州某沥青厂地块土壤与地下水环境质量调查工程实例分析

煤层气排采地面建设中的技术规范与安全管理实践

福建省废电路板综合利用行业现状及对策研究

南方某电镀厂地块土壤污染分布特征

化工生产关键指标实时监测与数据校准方法