爆炸與炸藥的基本理論ppt課件

1、產品質量培訓新員工培訓之-一.基本概念及基本理論 乳化炸藥：是以氧化劑水溶液的微細液滴為分散相，懸浮 在含有分散氣泡或空心玻璃微球或其他多孔性 材料的油類物質構成的連續(xù)介質中，形成一種 油包水型的特殊乳化體系。 形成分散相的氧化劑水溶液： 氧化劑一般是硝酸鹽，如硝酸銨、硝酸鈉等。 乳化炸藥配方中的氧化劑主要是硝酸銨、硝酸鈉兩種。其化學式為：NH4NO3和NaNO3 。 基本概念及基本理論 硝酸銨主要特性： 易溶于水，溶水時吸熱、易吸濕和結塊，產品一般制成顆粒狀。硝酸銨有5種晶型：其代號分別為 （四面晶系）、（斜方晶系）、（斜方晶系）、（四方晶系）、（正方晶系）。每種晶型僅在一定溫度范圍內穩(wěn)定，

2、晶型轉變時伴有熱效應和體積變化。特別是當環(huán)境溫度在32.1C上下變動時，顆粒硝酸銨會自身碎裂成粉狀而引起結塊。易發(fā)生熱分解，溫度不同，分解產物也不同。 在110C時： NH4NO3NH3+HNO3+173kJ 在185200C時： NH4NO3N2O+2H2O+127kJ 在230C以上時，同時有弱光： 2NH4NO32N2+O2+4H2O+129kJ， 在400C以上時，發(fā)生爆炸： 4NH4NO33N2+2NO2+8H2O+123kJ 純硝酸銨在常溫下是穩(wěn)定的，對打擊、碰撞或摩擦均不敏感。但在高溫、高壓和有可被氧化的物質（還原劑）存在及電火花下會發(fā)生爆炸，在生產、貯運和使用中必須嚴格遵守安全

3、規(guī)定。 基本概念及基本理論 硝酸鈉:無色透明結晶、白色顆?；蚍勰?無臭。味咸微苦。在潮濕空氣中略吸濕。本品1g溶于1.1ml水、0.6ml沸水、125ml乙醇、52ml沸乙醇、3470ml無水乙醇、300ml無水甲醇。當溶解于水時其溶液溫度降低，溶液呈中性。相對密度2.26。熔點308。有氧化性，與有機物摩擦或撞擊能引起燃燒或爆炸。有毒，半數致死量（兔，經口）1.955g陰離子/kg?；靖拍罴盎纠碚?形成連續(xù)相的油相材料： 石蠟、微晶蠟、凡士林、機油、復合蠟等一切油類物質都可以。 油相材料的選擇： 1.隨溫度的變化能提供不同的粘稠度。 2.便于乳化。 3.合適的粘稠度。 4.使用方便，來

4、源廣泛，成本低廉。乳化劑:S-80和高分子乳化劑。乳化炸藥的生產工藝：基本概念及基本理論 基本概念及基本理論 爆炸與爆轟爆炸：不穩(wěn)定的爆轟（傳播速度不穩(wěn)定）。爆轟：具有穩(wěn)定的傳播速度。炸藥達到穩(wěn)定爆速燃燒熱分解達一定條件爆轟爆炸 、P日常目睹之區(qū)別： 爆炸 是一持續(xù)較長的過程，比如廠區(qū)由東邊開始傳爆到西邊，最終將 廠房炸毀。爆轟 是一個瞬態(tài)過程，一瞬間廠房化為灰燼 。二.炸藥的起爆和感度 炸藥通常處于相對于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，需外界施加一定的能量。 起爆能：引起局部爆破的激發(fā)能量。 不同品種的炸藥有不同的起爆能 - 感度。 引起炸藥爆炸外因：激發(fā)能 機械能：機械能 熱能 爆炸能：雷管中繼藥包 炸藥

5、內因：分子結構 - 感度NI3極敏感熱 能：NH4NO3 炸藥炸藥起爆的基本理論熱能起爆理論 （謝苗諾夫，富蘭卡-卡曼尼茲理論）假設條件 炸藥各處溫度相同； 環(huán)境溫度 T0 = Const； 炸藥達到爆炸時的溫度 TT0 ，但T=T T0不大； Q1 溫度為T時，單位時間內發(fā)生化學反應所放出的熱量。 Q2 單位時間內，因熱傳導散失于環(huán)境中的熱量。 炸藥起爆的基本理論 熱平衡條件： 當Q1Q2時，炸藥中才能產生熱聚積 溫度不斷上升爆炸。 即 放熱速率散熱速率 放熱梯度：據此，得到熱爆炸臨界條件：（E炸藥分子的活化能）TT0 = 2炸藥起爆的基本理論機械能起爆理論- 灼熱核理論 炸藥受到撞擊、摩擦

6、等機械能 局部溫度升至爆發(fā)溫度起爆 爆炸迅速傳播到全部 灼熱核理論炸藥起爆的基本理論灼熱核 1. 炸藥晶體的棱角處 單質炸藥（銨銻） 2. 微小氣泡處 含水炸藥（乳化、漿狀） 微小氣泡灼熱核的過程 撞擊 氣泡壓縮 溫度升高 灼熱核 晶體棱角灼熱核的過程 機械能 炸藥粒子間摩擦 溫度升高 灼熱核 液體炸藥 灼熱核的過程 液態(tài)炸藥 高速粘性流動 灼熱核 炸藥起爆的基本理論灼熱核爆炸的條件 灼熱核的尺寸盡量小，d=10-510-3cm灼熱核的溫度應為300600。灼熱核的作用時間在10-7s以上。炸藥起爆的基本理論炸藥的爆炸單擊能理論 均相炸藥： 不含氣泡、雜質的液體或晶體炸藥。非均相炸藥：含氣泡、

7、雜質的液體或晶體炸藥。 實踐表明，它們的爆炸沖擊能起爆機理不同。 均相炸藥引爆過程臨界起爆壓力Pk 爆炸沖擊波 均相炸藥 爆轟波 趨于穩(wěn)定爆速。 非均相炸藥引爆過程 引起爆炸的外界能量 灼熱核 引爆炸藥 所以Pk非 d臨最好 d d極四.炸藥的氧平衡與熱化學參數 炸藥的氧平衡 炸藥的主要成分是： C、H、 O、N 四種元素反應過程是使炸藥的上述成分迅速變成 COX、NOX 、H2O 氣體 按炸藥中含氧量分析 1.零氧平衡 : 相等量 生成 CO2、H2O 2.正氧平衡 : 有足夠量 生成 NOX 3.負氧平衡 : 氧不足 生成 CO、H2炸藥的氧平衡與熱化學參數 炸藥的熱化學參數 1爆熱 1

8、mol 炸藥爆轟時所產生的熱量。2爆溫 單質炸藥 30005000 C 礦用炸藥 20002500 C (理論計算 難以測出)3爆壓 炸藥在密閉容器中爆炸五.炸藥的爆炸性能 爆速 爆轟波在炸藥藥柱中的傳播速度。（爆轟速度） 理想情況 爆速 = const 實際情況 爆速不為常量影響爆速的條件 藥柱直徑與約束條件 D越大 爆速V越大 越大 爆速V越大 炸藥的密度 最佳密度炸藥的粒度 粒度越小 爆速越大炸藥的爆炸性能 威力 炸藥的作功能力。通常情況下僅有10%的炸藥發(fā)揮了功效。損失原因如下：通常采取相對某種已知的炸藥作比較 來確定炸藥的威力。 相對重量威力 相對體積威力1.化學損失 表示側向飛散

9、帶走部分未反應炸藥2.熱損失 損失能量的50%3.無效的機械損失 包括振動 拋擲 沖擊波炸藥的爆炸性能 猛度 破碎能力。爆速越高 猛度越大 巖石破碎度越高殉爆 是炸藥對沖擊波的感受 用殉爆距離表示 。 指導工程實踐：分段裝藥 盲炮處理 優(yōu)化孔網參數 確定安全儲存空間。 影響殉爆距離的因素 1. 密度對主發(fā)藥包和被發(fā)藥包的影響是不同 被發(fā)藥包裝藥密度下降 殉爆距離上升 感度較高 （密度下降 灼熱核熱點增加激發(fā)可能性增大） 主發(fā)藥包裝藥密度上升 殉爆距離上升 （沖擊波加強爆速上升爆炸產物增加） 炸藥的爆炸性能 2. 主發(fā)藥包：藥量增加 體積增加 殉爆距離上升。 3. 周邊材料、包裝 及介質影響情況

10、 主發(fā)藥包包裝外殼強度增加 炸藥利用率上升 殉爆距離增加。 主發(fā)藥包與被發(fā)藥包同軸 殉爆效果好。 主發(fā)藥包與被發(fā)藥包中間間隔水、砂、 金屬殉爆性能下降。溝槽效應 也稱管道效應、間隙效應：指不耦合裝藥時藥柱與孔壁出現的自抑制效應。也就是當藥卷與炮孔壁間存在有月牙形狀空間時，炸藥柱出現的能量衰退直至拒爆的現象 實踐表明 當小藥卷 配合小炮孔作功時，經常出現這種問題。這樣嚴重影響爆破質量。目前，工業(yè)界已將炸藥的溝槽效應視為炸藥的重要指標。乳化炸藥的溝槽效應比較小也即使說，在小直徑的炮孔中，乳化炸藥的傳爆長度是相當長的。 炸藥的爆炸性能 我國常用炸藥的傳爆距離 32藥卷 EL系列乳化炸藥傳爆長度 3.

11、0 m EM系列乳化炸藥傳爆長度 7.4 m EL系列 2#巖石銨梯炸藥傳爆長度 1.9m工業(yè)生產最小藥卷 25 cm溝槽效應產生的原因 1. 爆炸產物壓縮藥卷和孔壁間的空氣，產生沖擊波，它超前于爆轟波 并壓縮藥卷， 從而抑制爆轟。2美國學者認為：溝槽效應是由于藥卷外部炸藥爆轟產生的等離子體 影響。即炸藥起爆后 在爆轟波陣面的前方有一等離子層，對后面未 反應的藥卷表層產生壓縮作用，妨礙該層炸藥的完全反應。（以上兩種說法都有一定的實驗依據 但還需要進一步發(fā)展完善） 炸藥的爆炸性能 消除溝槽效應的方法：1. 采取提高爆速的手段 使爆轟波的傳遞速度大于等離子波的傳播速度。 （V4500m/s）2. 提高外包裝質量。 提高包裝外殼的強度 爆速將上升 溝槽效應下降 即提高了抵御等離子波的壓縮穿透作用。3. 堵塞等離子波的傳播。 炮孔中設置卡環(huán) 炮孔中填充炮泥 增大藥卷直徑 綁扎導爆索 耦合裝藥（散裝 壓力裝）利用溝槽效應的場合 不耦合裝藥對孔壁的保護，但只是利用等離子波對孔壁