[发明专利]爆炸性乳液组合物及其制备方法

说明书

发明领域

本公开涉及对引爆剂敏感的爆炸性乳液组合物，其包含硝酸六胺 和/或一种或多种其它的胺或胺的硝酸盐，并涉及所述组合物的制备方 法。

背景

乳化炸药通常在40℃至100℃的处理温度下被制成油包水型乳 液。水(氧化剂)相通常在高温下由硝酸铵(AN)的过饱和溶液和诸如硝 酸钠、硝酸钙等碱金属硝酸盐或其它结晶温度降低剂组成。如果被冷 却至过饱和温度以下并且在处理期间保持其是热的，则氧化剂相会结 晶(软化(fudge))。取决于氧化剂相的组成和所用的结晶温度降低剂， 一般的氧化剂相的结晶温度为30℃至100℃。

油(燃料)相通常由矿物油或植物油、至少一种表面活性剂和诸如 蜡、高分子量油等其它粘度调节剂组成。在处理期间油相也保持是热 的以防止氧化剂相过早结晶。在高剪切混合器中制备乳液，从而氧化 剂由此破碎成被油相包被的微米级小滴。油包水型乳化炸药的一个独 特性质是一旦形成乳液，氧化剂相就能够被冷却至其过饱和温度以下 而不引起氧化剂小滴结晶。然而，过度的过冷却会引起氧化剂小滴迅 速结晶，导致乳液作为炸药变得不敏感。本文使用的乳液的结晶温度 是指氧化剂相的结晶温度，即硝酸铵和结晶温度降低剂的溶液开始结 晶的温度。

乳化炸药对通过震动而爆炸的敏感性受乳液的含水量的控制。对 引爆剂敏感的乳液能够通过使用仅含硝酸铵和水的氧化剂相来制备， 但是这些溶液的初始结晶温度(软化点(fudge point))太高以至于产品不 能获得足够的贮存期限。问题在于乳液中的氧化剂溶液小滴在室温下 是过冷的，并且如果过冷的程度太高，则小滴会结晶并且乳液会变得 对引爆剂不敏感。硝酸钠和高氯酸钠已被广泛地用于降低对引爆剂敏 感的乳液的软化点，同时保持含水量足够低以维持对引爆剂的敏感性。

描述将乳液用作炸药并使用软化点降低剂的美国专利包括发明人 为Harold F.Bluhm的第3,447,978号美国专利，以及发明人为Charles G.Wade的第4,110,134号美国专利、第4,138,281号美国专利、第 4,149,916号美国专利和第4,149,917号美国专利。此外，发明人为C. Mick Lownds和Steven C.Grow的第5,244,475号美国专利公开了在乳 化炸药中使用交联剂。

尽管向氧化剂溶液中添加硝酸钠降低了乳液的结晶温度，但是还 已经观察到硝酸钠实际上使乳液不敏感。微球或气泡已经被用于炸药 中以在爆炸反应期间起“热点”的作用，已知“热点”增加乳化炸药 的敏感性。因此，在使用硝酸钠作为结晶温度降低剂的乳液中，必须 添加较多的微球或气泡作为敏化剂以维持对引爆剂的敏感性。

使用硝酸钠以降低结晶温度的乳液只能在低于1.22g/cc的密度下 制备。使用高氯酸钠以降低软化点的乳液能够在低于1.32g/cc的密度 下制备。这使得爆炸速度更高，洞中的能量密度更高，并且总体性能 更佳。因此，对于最佳质量的对引爆剂敏感的乳液，高氯酸钠已成为 软化点降低剂的选择。

在美国，由于关系到地下水的污染，在某些州已禁止在炸药中使 用高氯酸钠。另外，高氯酸钠已经变得日益昂贵，并且某些国家正在 开始对高氯酸钠的进口和运输施加限制。因此，亟需寻找较不昂贵且 更方便的又同时保留高氯酸钠优点(高爆炸速度、高能量密度等)的替 代品。

可能的已知的可选软化点降低剂是硝酸钠、硝酸钙、硝酸一甲胺 (MMAN)和硝酸六胺溶液(HNS)。如上所述，硝酸钠的问题在于它使乳 液不敏感因而必须使用更多的微球。使用额外的微球增加了成本并且 降低了总体性能。

硝酸一甲胺是非常良好的软化点降低剂并且已经广泛地用于对雷 管敏感的水凝胶炸药中，但未用于乳液中。硝酸一甲胺的问题之一是 在美国运输它是非法的。问题在于当硝酸一甲胺的晶体变干时，它们 变得对爆炸敏感。因此，如果要将硝酸一甲胺用于炸药中，则其必须 就地制备。还必须谨慎，不使其少量变干并形成敏感的晶体。这需要 仔细检查管道系统的裂缝并小心设计以使硝酸一甲胺不在该系统中的 任何位置停留并结晶。除了与装运、储存和使用硝酸一甲胺相关的危 险以外，建造能够安全生产硝酸一甲胺的工厂也是非常昂贵的。这样 的花费的原因之一是用于生产硝酸一甲胺的任何方法的原料组分之一 无水一甲胺是可燃气体并且必须保持在使其维持为液态的压力下。