什么是工业炸药?

什么是工业炸药?

[拼音]：gongye zhayao

[外文]：industrial explosives

又称民用炸药，主要指用于工程爆破（如岩石爆破、采煤、金属和非金属矿开采、水利工程等）、爆炸加工、地震勘探、水声信号等作业的猛炸药，属于混合炸药的范畴(见彩图)。由于工程爆破的要求和条件多种多样，故相应需要的工业炸药品种繁多，具有不同的性能。最早的工业炸药是黑火药。由于它在密闭条件下引燃也具有一定的爆破效果，在1627年首先将它应用于工程爆破。但因黑火药是以爆燃的形式反应，所以威力不大，爆破效果差，加之生产使用时的安全有问题等，为19世纪60年代A.B.诺贝尔（见彩图）所发明的 *** 系的代那迈特炸药所替代，后又出现了铵梯粉状炸药，并很快占有重要的位置。1956年M.A.库克等研制成功浆状炸药。1969年M.F.布卢姆研制出乳化炸药，使现代工业炸药进入到崭新的阶段。

中国工业炸药的产量和消耗量均居世界前列。现在的产量约为50年代初期的30倍。生产的主要品种有铵梯炸药、铵油炸药、含水炸药和 *** 系的工业炸药，后者用量不大，仍有极少量的黑火药用于采石爆破。在煤矿开采中用的炸药为许用炸药。现代工业应用的主要品种有以下几类。

铵梯炸药

以硝酸铵和梯恩梯为主要成分的粉状炸药。其组分还有木粉、防结块剂、防潮剂或消焰剂等。最典型的代表品种为 2号岩石铵炸药，配比为：硝酸铵85％，梯恩梯11％，木粉4％，另加入微量的防潮剂等。这类炸药的密度变动范围不大，一般在 0.95～1.10g/cm3。装药密度大于此值时，起爆的感度下降，甚至不能起爆或产生熄爆现象。它们的爆速为3000～3500m/s。爆炸威力的大小可由梯恩梯的含量来进行调节。在中国用于露天爆破的露天型铵梯炸药，梯恩梯含量为3％～10％；用于岩石爆破的岩石型为7％～18％；用于煤矿井下，有瓦斯、煤尘爆炸危险条件的为10％～15％。铵梯炸药的优点是生产工艺简单，产品质量重现性好，起爆感度高，可用雷管直接起爆，而且原料丰富，价格便宜。但由于硝酸铵本身易吸湿结块，不能用于潮湿和有水的爆破作业，不利于长期贮存，尤其是在潮湿的季节难以生产，再加上梯恩梯粉尘的毒性等原因，在国际市场上已趋于淘汰。

制造工艺通常采用轮碾法、在轮碾机上碾压混合而制得。也有采用气流烘干硝铵和螺旋混药工艺制造的，这种方法产量大、效率高，但质量不如轮碾法稳定。

铵油炸药

为硝酸铵和燃料油的简单混合物。其原料来源丰富、成本低廉，是一种价格最便宜的工业炸药。硝酸铵和燃料油的配比为94.5:5.5。此配比反应完全、放热量大。也有加入木粉的，其配比为硝酸铵92％、燃料油4％、木粉4％。所用的硝酸铵若为专门生产的多孔粒状，制出的产品则为多孔粒状铵油炸药，利用其孔隙的毛细管作用将燃料油吸附住。通常有效孔隙率为0.07cm3/g时，可吸收约6％的燃料油，产品的装药密度一般为0.80～0.85g/cm3。大直径条件下的爆速为4300～4500m/s。

铵油炸药的生产工艺简单，通常采用喷混法，即将燃料油由喷嘴喷出与硝酸铵颗粒混合。现较多采用混装车，在爆破现场一边混制、一边用压缩空气通过软管以散装方式装入炮孔中。这种混装车的使用导致了露天爆破工艺的现代化，铵油炸药是当前露天大直径（100mm以上）干炮孔爆破中最重要的爆破炸药，在铵油炸药中再加入铝粉（在18％以下）可提高其威力。该品种称铵铝油炸药，在露天爆破中常用作孔底装药和硬岩爆破的主装药，也可与铸装的起爆器一起作为普通铵油炸药的起爆药包。

含水炸药

这是又一代新产品，有三种：

浆状炸药

以氧化剂溶液为连续相，可燃剂和敏化剂为分散相，经稠化和交联而成的悬浮体或凝胶状炸药。20世纪50年代由H.E.法纳姆和库克所研制成功。具有抗水性强、密度高、使用和生产安全等优点。

浆状炸药的组分（表1）有：

（1）氧化剂，提供有效氧参加氧化还原反应，主要采用硝酸铵、硝酸钠等。

（2）可燃剂，与氧发生反应放出能量，有燃料油等。

（3）敏化剂，增加浆状炸药的起爆敏感度，由于浆状炸药起爆感度极低，甚至对雷管起爆不敏感，必须外加敏化剂，主要有梯恩梯、铝粉等。这些敏化剂同时也具有可燃剂的功能。

（4）胶凝剂，用以使氧化剂水溶液稠化成浆状或凝胶状。

（5）交联剂，使胶凝剂的线型结构的分子聚塑交联、键合成网状结构，提高胶凝的效果，增强抗水能力。

（6）发泡剂，在炸药中形成微气泡起敏化作用，以及其他的添加剂，如表面活性剂等。浆状炸药的特点就是在组分中含有10％～20％的水。它对其他组分起到良好的分散作用，使氧化剂与可燃剂均匀混合，接触良好，而且以水抗水，完全消除了粉状硝铵炸药的吸湿结块问题，具有良好的抗水性。浆状炸药的密度较大，可达1.2～1.4g/cm3，爆速为3500～5000m/s，但其爆轰的临界直径较大，有时达到96～130mm，经不断研究也出现临界直径小的浆状炸药，目前浆状炸药大多使用于大炮孔的露天矿。

水胶炸药

采用硝酸甲胺为主的水溶性敏化剂和密度调节剂，保证其在小直径条件下具有雷管感度的含水炸药。其组成和结构与浆状炸药大致相同，外观也呈凝胶状。所以有的国家将其归属于浆状炸药。

水胶炸药出现于20世纪50年代中期，60年代后已发展完善，得到广泛使用。它抗水性强、密度高、威力大、生产使用安全，尤其可做成小直径（50mm以下）药卷，作为各种矿山爆破用药，已逐渐取代 *** 系炸药和铵梯炸药而成为工业炸药的重要品种之一。

水胶炸药的组分有氧化剂、可燃剂、敏化剂、胶凝剂、交联剂、表面活性剂和水。与浆状炸药的主要差别在于它所采用的敏化剂为水溶性的硝酸甲胺和硝酸三甲胺等，这样的敏化剂分散均匀，提高了药卷的起爆感度和降低了爆轰的临界直径，从而可制成小直径的雷管敏感的药卷。其制造工艺与浆状炸药基本相似。

乳化炸药

借助乳化剂的作用，使氧化剂盐类水溶液的微滴，均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，形成一种油包水型的乳胶状炸药，是20世纪70年代发展起来的新型工业炸药。特点是密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好、临界直径小、起爆感度好，小直径情况下具有雷管敏感度，一般密度可控制到1.05～1.25g/cm3，爆速为3500～5000m/s。它通常不采用火炸药为敏化剂，生产安全，污染少。目前研制出的品种很多，有用于露天矿的露天型乳化炸药，用于中硬岩石爆破的岩石型乳化炸药和用于煤矿井下的许用型乳化炸药，还有用于光面爆破的小直径低爆速的乳化炸药。乳化炸药现已广泛应用于各种民用爆破工作中，在有水和潮湿的爆破场合更显示其优越性。但其贮存稳定性和质量稳定性还较差，需进一步研究改善。

乳化炸药的组分有：氧化剂、可燃剂、乳化剂、敏化剂和发泡剂（或称密度控制剂）、稳定剂等（表2）。

许用炸药

也称煤矿炸药，是允许在煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸危险的工作面进行爆破的工业炸药。这种炸药需经国家授权的检测机构，在各种特定的条件下进行系统检测，合格后经批准才可使用。根据特定检测的不同严格程度，许用炸药分为若干等级，指定在危险程度不同的地点使用。 *** 系的炸药、铵梯炸药以及各种含水炸药中都有这种品种。

最早作为煤矿许用炸药使用的是粉状硝酸铵炸药，但多次出现爆炸事故。19世纪80年代，法国提出了硝酸铵与萘的硝基化合物组成的低爆温的工业炸药，可用于煤矿。但仍有事故出现，直至1909年才有人提出以食盐作为消焰剂，经实践证明这种含食盐的许用炸药对瓦斯和煤尘的安全性较好。在此基础上加消焰剂形式的许用炸药得到蓬勃发展，至今仍然是重要的工业炸药。

为了使炸药爆炸时不点燃瓦斯和煤尘，以保证煤矿生产的安全，通常采用三种方法：

（1）在炸药中直接加入惰性冷却消焰剂，如氯化钠、氯化钾等碱金属的氯化物，碳酸氢钠，硫酸钾，冰晶石等，以降低炸药的爆温，使与爆炸产物相接触和混合的可燃瓦斯受热作用的程度减小，着火的诱导期加长而不致被引燃引爆，有些物质还能起到瓦斯氧化反应的负催化作用，延缓急剧氧化的产生。

（2）“被筒”装药，将惰性的盐类制成中空的“被筒”，将已加有消焰剂的炸药药卷包裹起来。这种炸药爆炸时的安全度更高。

（3）在已含消焰剂的炸药中，再加入“离子交换盐对”，如氯化铵和硝酸钠等，制成离子交换型炸药（见彩图）。在约束良好而不与瓦斯相接触的爆炸条件下，离子交换盐对激烈反应，生成氯化钠和硝酸铵：

NH4Cl＋NaNO3─→NaCl＋NH4NO3

氯化钠是分散极细的消焰剂，而硝酸铵则为氧化剂，可以参加爆炸反应，提供能量。在约束不好和裸露的情况下，盐对反应不完全或不反应，全部都起了吸收反应热量，降低爆温的惰性盐的作用。而混合炸药本身只有所含的敏化剂进行反应，释放的能量少，甚至会自动熄灭。

*** 系炸药

又称代那迈特，主要成分为 *** 和吸收剂制成的一系列炸药。这类炸药爆炸性能较好，且起爆感度高、传爆性能好，但由于生产的安全性较差及成本较高等问题，生产量不大，在世界炸药市场只占 5％左右。而且几乎都制成小直径（50mm以下）的规格，在煤矿井下爆破、水下爆破使用。根据所用吸收剂的不同，可分为硝酸钠和硝酸铵两个系列。根据产品外观，可分为粉状、胶质和介于两者之间的半胶质三类，其中粉状的用量不大，主要产品多数为胶质和半胶质炸药。

粉质代那迈特

最早出现的是硅藻土代那迈特，是1868年诺贝尔所取得的第一个专利，以25％的硅藻土吸收75％的 *** 而制得，但并未投入使用。1869年诺贝尔发明了所谓正宗代那迈特，吸收剂为硝酸钠，还加入抗酸剂、含碳燃料和硫磺等，这是第一种得到工业应用的代那迈特。有一系列产品。但成本和机械感度仍高，使用有限。后来以硝酸铵代替硝酸钠制成硝酸铵代那迈特，提高了炸药的威力，机械感度也略有下降。通常分为高密度和低密度等品种。高密度的通常用于小采石场、地下矿山、地面工程和农田水利等爆破作业，低密度的用于软岩石和裂隙多的岩石和要求块度大的岩石爆破作业。

胶质代那迈特

以 *** 和爆胶(见硝酸纤维素)为原料，加入吸收剂及其他添加剂，制成了多种胶质代那迈特，也称为胶质炸药。主要品种有①正宗胶质炸药:以爆胶为基础、加入硝酸钠、含碳燃料和硫磺等。主要用于高水压的地震勘探爆破和深井爆破。

（2）硝酸铵胶质炸药:将纯胶质炸药中的硝酸钠用硝酸铵代替而制得，适用于潮湿条件下的地下爆破、孔底装药，也可用作起爆药包。

（3）半胶质炸药：其中的硝酸纤维素用量较少，仅用于潮湿的小直径炮孔和利用其良好塑性装填地下爆破中的上倾斜炮孔等。为了防止 *** 冻结，提高安全性，往往在 *** 中加入一定量的硝化乙二醇或硝化二乙二醇而制成难冻胶质代那迈特。

用量最大的是硝酸铵胶质代那迈特系列产品。其制造工艺是先将 *** 和硝化棉搅拌溶解为凝胶体，再加硝酸铵、木粉等添加剂，在捏合机内捏和。然后，利用螺旋输送机挤压出肠形药条，切断以浸蜡纸包装成药卷。

参考书目

M.A.Cook.The Science of Industrial Explosives，IRECO Chemicals. Salt Lake City.1974.