尿素對乳化炸藥水相的負(fù)面影響

吳春來

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西 德興市 334224)

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尿素對乳化炸藥水相的負(fù)面影響

吳春來

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司德興銅礦， 江西 德興市 334224)

江西德興銅礦礦體含硫較高,由于乳化炸藥直接與炮孔(礦巖粉)接觸，容易產(chǎn)生化學(xué)放熱反應(yīng)，在高硫區(qū)引發(fā)自燃現(xiàn)象。針對這一問題，提出了向乳化炸藥中添加一定量的尿素，成為防自燃乳化炸藥。但是，在乳化炸藥水相生產(chǎn)制作中，由于添加尿素，水相生產(chǎn)工藝參數(shù)析晶點、pH值會隨時間延長而發(fā)生變化，嚴(yán)重影響炸藥質(zhì)量，導(dǎo)致乳化炸藥地面測試爆速急劇下降。通過試驗與生產(chǎn)工藝改進(jìn)相結(jié)合，消除了尿素對乳化炸藥水相的負(fù)面影響。

防自燃乳化炸藥；尿素；析晶點；pH值；爆速

防自燃乳化炸藥在德興銅礦應(yīng)用多年，沒有發(fā)生過乳化炸藥在炮孔內(nèi)自燃現(xiàn)象，但在防自燃乳化炸藥水相生產(chǎn)加工過程中，由于尿素的添加，水相生產(chǎn)工藝參數(shù)發(fā)生了變化，如不及時調(diào)整，將嚴(yán)重影響防自燃乳化炸藥做功能力，爆速降低或拒爆。針對這些問題進(jìn)行分析，并提出一些措施，防止炸藥做功能力不足或拒爆。

1 水相生產(chǎn)工藝參數(shù)變化分析

將水相、油相，按生產(chǎn)工藝要求，制作好，分別貯存兩個容器中，再將水相、油相、敏化劑等分別裝入混裝車不同的容器內(nèi)，拉到爆破作業(yè)現(xiàn)場，由混裝車制成乳化基質(zhì)炸藥，隨即裝入炮孔內(nèi)，在5～30 min后，乳化基質(zhì)炸藥才變成真正的防自燃乳化炸藥。

生產(chǎn)制作水相時，尿素同氧化劑(硝酸銨)同時按一定比例加入一定量的水中，溶化后，得到乳化炸藥制作時所需的水相。水相的工藝指標(biāo)有析晶點、pH值、溫度。尿素的加入，水相的析晶點會降低，pH值會變高，而且隨著時間延長，變化越來越大，配制好的水相存放5 h后，會導(dǎo)致炸藥質(zhì)量明顯下降，24 h后該水相制出的乳化炸藥有可能不能起爆。

硝酸銨水溶液中，加入一定量的尿素，其析晶點有明顯降低的現(xiàn)象，這是因為硝酸銨和尿素在水中能形成低溶點共混物。隨著時間延長，其析晶點越來越下降。當(dāng)質(zhì)量比為：硝酸銨∶水∶尿素=80∶20∶3；溫度為70℃時，水相析晶點變化情況見表1(初始的析晶點是60.0℃)。

其它條件不變，當(dāng)溫度升至80℃時，其析晶點降低的速度會加快，例如含尿素的水相儲存20 h后，析晶點就降到54.0℃。

表1 水相析晶點變化情況

硝酸銨水溶液中，加入一定量的尿素后，其pH值有明顯升高現(xiàn)象，這是因為尿素在硝酸銨水溶液中，有分解現(xiàn)象，生成氨氣和氰酸，即CO(NH2)2→NH3↑+HCNO，氨氣偏堿性，又極易溶入硝酸銨水溶液中，隨著時間延長，分解出的氨氣就越多，硝酸銨水溶液的pH值就會不斷升高。當(dāng)質(zhì)量比為：硝酸銨∶水∶尿素=80∶20∶3，溫度為70℃時，得到pH值變化結(jié)果見表2，(初始的pH值3.8～4.1間)。

表2 水相pH值變化情況

其它條件不變，當(dāng)溫度升至80℃時，其pH值升高速度會加快，水相儲存15 h后，pH值上升到5.1。

2 水相析晶點、pH值對炸藥質(zhì)量的影響

在乳化炸藥中，水相析晶點有嚴(yán)格的要求范圍，如果水相析晶點高，制作炸藥的溫度就要更高，炸藥感度升高，不利于露天深孔爆破、工程機(jī)械化作業(yè)，炸藥混裝車安全系數(shù)降低；如果析晶點偏低到54.0℃，炸藥做功能力不夠，導(dǎo)致爆破時，礦石大塊率升高或留有爆破根底，使后序生產(chǎn)成本急劇增加。由于尿素應(yīng)用于該乳化炸藥中，使水相在一定時間之后，其析晶點有明顯降低現(xiàn)象。嚴(yán)重影響了炸藥質(zhì)量，爆速降低明顯。

按生產(chǎn)工藝要求配制好的水相(含尿素)，在70℃時，不同的時間段，析晶點不同，對應(yīng)測得的爆速也不同(見表3)，合格的爆速為4200～5500 m/s。

表3 水相儲存不同時間對應(yīng)的析晶點、爆速

根據(jù)表3可以看出，含尿素的水相，貯存時間越長，制作的炸藥爆速就越低，甚至可能會發(fā)生拒爆。

在乳化炸藥中，水相的pH值范圍要求在3.8～4.1之間。但在含尿素的水相中，當(dāng)溫度一定時，pH值隨時間延長而升高，不同的pH值對應(yīng)的爆速也不同，pH值越高，測出的爆速越低，說明該炸藥做功能力就更低(見表4)。

表4 水相儲存不同時間對應(yīng)的pH值、爆速

當(dāng)含有尿素的水相貯存超過24 h后，將該水相pH值調(diào)整到3.8～4.1之間時，析晶點沒有調(diào)整。2 h之內(nèi)制成的乳化炸藥，爆速都在3118～3516 m/s，沒有達(dá)到企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)4200 m/s以上。當(dāng)水相貯存24 h，pH值也沒有作任何調(diào)整，制作的炸藥進(jìn)行2次地面測試，沒有測得炸藥爆速，并有拒爆和殘藥。試驗證明，配制好的水相24 h后使用，制成的乳化炸藥基本上是不合格。

3 措施實施

3.1 解決措施

(1) 根據(jù)生產(chǎn)需要，每天要生產(chǎn)120～180 t水相溶液，尿素控制在每天生產(chǎn)水相快結(jié)束時加入水相中，盡量縮短尿素在水相中存在的時間。

(2) 水相在輸入炸藥混裝車之前半個小時，調(diào)整析晶點，一般情況，60 t水相10 min就可以調(diào)整好析晶點，達(dá)到生產(chǎn)工藝參數(shù)要求(57℃±1℃)，調(diào)好的析晶點在5 h之內(nèi)，其析晶點的變化是不至于影響乳化炸藥質(zhì)量。

(3) 水相在輸入炸藥混裝車之前30 min，調(diào)整水相pH值，60 t水相，一個人約10 min可以調(diào)整好，調(diào)整好的水相pH值在5 h內(nèi)的變化，不至于影響乳化炸藥的質(zhì)量。

(4) 在車間，將每天沒有使用完的水相重新打入水相溶化罐中，與第二天新用的硝酸銨一起混用。

(5) 炸藥混裝車有時也會有多于的水相，在收車之前要將水相打入車間水相溶化罐中，第二天，與新的硝酸銨一起調(diào)配、混用。

3.2 注意事項

(1) 當(dāng)天的水相生產(chǎn)任務(wù)，一定要以當(dāng)天的爆破作業(yè)量為依據(jù)，盡可能用多少炸藥，就生產(chǎn)多少水相。

(2) 實行炸藥混裝車最后一車剩藥制，之前的混裝車水相必須用完。最后一車炸藥視炮孔多少而定，剩余的水相在裝車之前必須打到水相車間的水相貯罐中，在第二天與新的水相重新調(diào)整備用。

(3) 在水相輸入炸藥混裝車之前必須調(diào)整水相的析晶點，pH值，溫度，調(diào)整好后，即刻發(fā)藥，確保水相調(diào)整好后，5 h內(nèi)要用完該水相。

4 結(jié)束語

尿素引入該系列的乳化炸藥中，很好地預(yù)防該乳化炸藥在含硫炮孔內(nèi)發(fā)生自燃現(xiàn)象，但是炸藥質(zhì)量不穩(wěn)定，表現(xiàn)為地表爆速很低(<4200 m/s)，或有殘藥；從爆破結(jié)果來看，大塊率高，易產(chǎn)生根底，嚴(yán)重時，整面炮沒有松動。經(jīng)過大量的試驗，對炸藥生產(chǎn)流程每一個細(xì)節(jié)進(jìn)行觀察，分析，檢測，找出原因所在，并提出了一些合理化措施及注意事項，引進(jìn)尿素防止炸藥自燃技術(shù)，經(jīng)過多年的生產(chǎn)實踐證明，這些措施與注意事項是行之有效的辦法，可確保炸藥生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定。

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吳春來(1963-)，男，漢族，江西鄱陽人，化工工程師，現(xiàn)從事露天礦山爆破與炸藥技術(shù)管理工作，Email:2549619581@qq.com。