H发泡剂和亚硝酸钠发泡剂的应用.doc

主要内容:通过对H发泡剂和亚硝酸钠发泡剂在全连续自动化联建生产线上的工业化试验,找出影响乳化炸药发泡质量的原因和对策,制定出合适的化学发泡方法。
1 引言
在上世纪90年代初,国内乳化炸药生产线逐步开始使用快速化学发泡技术。当时所谓快速化学发泡是指乳化基质中加入发泡剂之后,不需要进行保温若干小时,只需常温放置40min~60min,敏化完成后的药温一般都在45℃~55℃之间,使用的发泡剂、促进剂种类繁多,这在间断式生产线或半连续生产线或连续化生产线(乳化、敏化与装药不在一个工房内)上使用,都能克服装药温度和化学发泡后效问题。在全连续自动化生产线上,乳化炸药经过敏化机后直接进装药机装药,炸药从敏化机出料到被装进直通大约只有5min。在这5min内,要求炸药发泡的后效变化量不能超过3%,药温不能超过48℃,否则有可能出现药卷破裂,纸筒变软。由于我厂引进的生产线和工艺技术在制造乳化炸药时出现炸药温度过高和发泡后效作用大的问题,笔者通过对H发泡剂和亚硝酸钠发泡剂在全连续自动化生产线上的工业化试验,找出原因,解决了装药药温过高和化学发泡后效作用大的问题。
2 H发泡剂的性能指标
H发泡剂即N,N-二亚硝基戊二次甲基四胺,其分子式为C5H10N6O2,,是一种有机化合物,易燃,暴露在空气中于190℃~200℃不分解。混入尿素时,分解温度下降,微溶于水,不溶于油,其质量指标见表1.
3 工业亚硝酸钠的质量指标
分子式为NaNO2,,外观白色或微带黄色的结晶。具体指标见表2。
4 两种发泡剂的使用条件和方法
生产试验条件
乳化基质经乳化、冷却、敏化之后,被皮带输送机连续输送到装药机药斗进行装药,分别对用Span-80乳化剂做的乳化基质和高分子乳化剂做的乳化基质进行发泡敏化对比试验。这两种基质中水相组分和油相组分都相同,只是乳化剂的品种不同,但油相比例相同。在向基质连续加入发泡剂时,Span-80型乳化基质智能被静态冷却器冷却到55℃,高分子型乳化基质可被冷却到45℃以下。
H发泡剂的使用方法
用机油调制发泡剂
由于H发泡剂在贮存过程中难免有结块现象,因此在调制发泡剂前先用80目筛过滤一遍,然后将经80目筛过滤出来的H发泡剂与10号机油以1:。在敏化机进料管前端用柱塞泵向管内输送H发泡剂溶液时,不断搅拌发泡剂溶液,以防H发泡剂粉沫沉淀。
用水调制发泡剂
将H发泡剂与水以1:2的质量比例进行调制,在用柱塞泵向乳化基质输送管内加入该发泡剂溶液时,边加边搅拌该溶液。
氧化剂的选择
将亚硝酸钠、助发剂、水以1:1:,给溶液加温,使之溶化到无颗粒物为止,助发剂可以用尿素、硝酸铵等。使用不同的助发剂则配制的比例也不相同。
亚硝酸钠遇硝酸铵生成不稳定、易分解的亚硝酸铵,即:
NH_4 NO_3+NaNO_2→NH_4 NO_2+NaNO_3
NH_4 NO_2→N_2+2H_2 O[1]
亚硝酸钠的摩尔质量为69,,如6份硝酸铵溶于10份水中,温度降低27℃[2]。在制作发泡剂过程中,溶化亚硝酸钠的水温越高,则溶化时水中溢出的气泡越多,所以溶解水温不能超过30℃。当气温超过35℃时,不宜久存;当溶解水温低时,溶解速度较慢。因此,适当提高亚硝酸钠的含量,使它与硝酸铵之比为1:1。经多次试验,当溶解水温在30℃,亚硝酸钠:助发剂:水=1:1:2时,溶解5t乳胶用的发泡剂所需时间在40min以上,当比例达1:1:,溶解5t乳胶用的发泡剂只需10min,可较好地满足生产要求。
在敏化发泡过程中,无论用何种发泡剂都需加入一定量的促进剂。促进剂可以用柠檬酸、磷酸、醋酸等,只要酸值与发泡剂量成一定比例即可。本次试验使用磷酸为促进剂,发泡剂与热乳胶相混合,发泡剂中剩余的NaNO3与磷酸反应如下:
NaNO_3+H_3 PO_4→NaH_2 PO_4+HNO_3
4HNO_3→4NO_2+O_2+2H_2 O
温度过高时,上述反应有黄色NO气体产生。NO与O2接触生成NO2,在敏化之后,可闻到一些气味,说明有相当一部分气体溢出挥发了。当加入磷酸后,产生NO2和O2,气体生成量增加,发泡速度加快。磷酸的分子量为98,。。当每吨炸药用亚硝酸钠810g左右时,。当磷酸浓度高时,则敏化后的炸药颜色有分层现象,并拌有较浓的NO气体味,说明混合不均。将磷酸浓度降低到50%时,混合后的炸药发泡均匀。