内相粒径对现场混装乳化炸药稳定性的影响

作     者：吴攀宇 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘锋

授予年度：2022年

学科分类：082604[工学-军事化学与烟火技术] 08[工学] 0826[工学-兵器科学与技术] 

主      题：现场混装 乳化炸药 内相粒径 稳定性 

摘      要：为探究内相粒径对现场混装乳化炸药抗振动稳定性、抗挤压稳定性、热稳定性和爆炸性能的影响,本文通过设置不同的制备转速获得不同内相粒径的现场混装乳化炸药基质,通过测试不同内相粒径的乳化炸药基质在模拟振动和模拟挤压前后的宏观结构、微观结构、硝酸铵析出量和粘度变化,评估不同内相粒径乳化炸药基质的抗振动和抗挤压稳定性;通过测试现场混装乳化炸药基质的热分解过程、测试现场混装乳化炸药的热感度,使用多种方法计算其反应活化能并分析其反应机理,评估不同内相粒径乳化炸药及基质的热稳定性;通过测试乳化炸药的爆轰参数,评估不同内相粒径乳化炸药的爆炸性能,得出以下结论:(1)振动作用会加速乳化炸药基质内部小液滴逐渐融合成为大液滴的聚合现象过程,随着振动时间的增长,乳化炸药基质内相粒子间发生聚合作用的概率增大、程度增大,内相粒径随着振动时长逐渐增大。振动作用会造成基质试样析晶失稳,该过程的发生并非整体进行,而是由基质-空气-壁面三相界面处最先开始发生析晶,随着振动时长的逐步增大,向核心部分延伸,振动作用造成的析晶失稳与界面材质、撞击力度等因素有关。当制备粒径小于5.17μm时,基质试样的抗振动能力显著提高。(2)挤压过程会加速基质的析晶失稳与理化性质的改变,降低乳化炸药基质性能且不利于进行装填等工序。随着挤压作用次数的增多,基质体系发生奥氏熟化与聚合的概率增大、程度提高,粒子接触毗邻处因受压后表面活性剂密度降低而发生析晶等现象的程度提高。当制备粒径小于4.84μm时,基质试样的抗挤压能力明显提升。(3)现场混装乳化炸药基质的热稳定性随着内相粒径的减小而提高,其热分解表观活化能随之提高。现场混装乳化炸药基质的最概然动力学机理函数因内相粒径的不同而存在差异:粒径大于10μm的乳化炸药基质的动力学反应机理受二维Valensi方程控制,粒径小于5μm的基质动力学反应机理受三维Z-L-T方程控制。不同内相粒径和敏化比例的现场混装乳化炸药的爆发点存在差异:炸药试样的爆发点随着敏化比例的提高而减小,随着内相粒径的减小而减小。当制备粒径小于5.66μm时,基质和炸药试样的热稳定性显著提升。(4)该配方现场混装乳化炸药通过模拟孔内敏化等实验方法,具备雷管感度。随着现场混装乳化炸药内相粒径的减小,试样的爆速增大、猛度增大,二者呈现正相关趋势。但由于含水量较大与装药密度较小等因素,该配方和制备工艺的炸药试样爆速与猛度均小于岩石型乳化炸药的爆速和猛度,在实际生产使用中需要通过外加添加剂和优化工艺以确保其具备稳定的爆炸能力和安全性能。(5)在实际生产中应合理控制现场混装乳化炸药基质的制备粒径和制备转速,确保制备所得现场混装乳化炸药具有良好的抗振动稳定性、抗挤压稳定性、热稳定性和爆炸性能,以满足现场混装技术对炸药稳定性、粘度和爆炸能力的要求,确保现场混装乳化炸药生产、运输、泵送、装填和使用全流程的可靠、安全。图[56]表[37]参[123]