一、炸藥的分類

 

　　被稱之為炸藥的物質很多，炸藥的分類方法也很多。目前尚沒有統一的分類方法。常見的且較合理的分類法有兩種，即按用途分為：起爆藥、猛炸藥、火藥和煙火劑等四類。按炸藥的組成分為：單體炸藥如梯恩梯、黑索金、奧克托金、太安、硝化甘油等和混合炸藥。常用工業炸藥是指混合炸藥，特別是以硝酸銨為主要氧化劑的炸藥，是現代工業炸藥的主體。

 

　　二、硝銨類混合炸藥

 

　　硝銨類炸藥是以硝酸銨為主要成分的混合炸藥。到20世紀50年代中期，大規模發展銨油炸藥和含水炸藥的巨大成就，充分顯示了這類炸藥的優越性和生命力。直至今天，粉狀硝銨炸藥在國內外使用量仍占著很大比例，硝酸銨仍然作為混合工業炸藥主要的甚至唯一的氧化劑組分，原因是它具有一系列突出的技術經濟優點：①硝酸銨(NH₄NO₃)的化學組成決定了它在炸藥的爆炸反應中可以全部轉化為能有效作功的氣體產物，這是其他硝酸鹽和氯酸鹽所不及的；②可以從空氣中取原料，通過化學合成制得，因而不受原料來源的限制；③制造工藝可采用大規模現代化生產方式，因而成本低；④除了吸濕性大外，它的大部分技術性能都較為理想，包括有良好的工藝性、較低的危險性和良好的爆炸反應性能。

　　硝銨類炸藥的性質，主要取決于硝酸銨。為達到各種不同爆破目的和適應不同爆破條件的要求，通常加入一些敏化劑、可燃劑、疏松劑、消焰劑等。這類炸藥是我國爆破工程中用量最大，且價格低廉的一類炸藥。目前常用的有：銨梯炸藥、銨油炸藥、銨松蠟及煤礦炸藥等。

　　(一)銨梯炸藥

　　銨梯炸藥由硝酸銨、梯恩梯和木粉三種成分組成。硝酸銨為氧化劑，梯恩梯為敏化劑兼還原劑，木粉也是還原劑并起松散和防止炸藥結塊的作用。

　　1．梯恩梯(TNT)

　　梯恩梯有苦味和毒性，吸濕性很小，幾乎不溶于水，可用于水中爆破。它在常溫下不會自行分解，180℃以上時才會明顯分解。

　　梯恩梯作為可燃劑和敏化劑，它具有：

　　(1)良好的爆炸性能，起爆力強，爆炸威力高，機械感度較低。

　　(2)良好的理化性能，在長期貯存中性能穩定，理化安定性好，但注意不要與堿接觸和受陽光照射。

　　(3)它與硝酸銨有很好的相容性。

　　(4)有良好的工藝性能，破碎和熔化鑄造都很方便。

　　(5)生產流程已實現了自動化或半自動化，生產規模大，效率高，加之原材料來源廣，故可大量供應且銷售價格較低。

　　2．木粉

　　木粉在銨梯炸藥中主要起松散劑作用。木粉具有吸濕性，在一定濕度條件下，吸濕很快達到飽和，飽和后基本不再吸濕。銨梯炸藥用的木粉應以干燥、含脂多和松散性強的為好。

　　3．食鹽

　　食鹽不起爆破反應，它主要起消焰作用，在有瓦斯和礦塵爆炸危險的礦井中使用含食鹽的炸藥，有利于安全。

　　根據爆破工程的環境及應用條件，常見的銨梯炸藥有：露天炸藥、巖石炸藥、煤礦安全炸藥等。

　　銨梯炸藥外觀為淡黃色粉末，藥卷密度一般在0．85～1．1g/cm³之間，威力為240～350ml，猛度為8～13mm，爆速在2400～5100m／s之間。它是工業炸藥中比較安全的一種。

　　炸藥機械感度低，用步槍子彈作射擊試驗不引起爆炸。

　　各種銨梯炸藥均易溶于水，在空氣中易吸濕，具有潮解性和結塊性。在有潮氣的地方保存時，炸藥中的硝銨能分解出氮，而氮與TNT作用可生成敏感度很高的爆炸化合物。所以在貯存及保管時應采取防潮措施，水分大于0．5％的銨梯炸藥，一般不能在井下使用(爆炸時有毒氣體增多)；水分超過1．5％時，不應在露天礦使用。水分高的炸藥，需經過干燥，加工后才能使用。

　　銨梯炸藥在適當條件下保存時，不會失去爆炸性能，保用期4～6個月。

　　銨梯炸藥的熱、沖擊和起爆感度，決定于所加敏化劑和可燃劑成分的多少。

　　工程爆破中常用的幾種銨梯炸藥列于表2—8。

 

表2—8  常用銨梯炸藥的成分和性能

 

 

　　銨梯炸藥具有足夠的爆炸威力、安定性好、原料來源廣、成本低等主要優點，因而是我國各種爆破工程中較普遍使用的炸藥。但銨梯炸藥易吸濕和結塊，不能用于涌水量大的爆破工作面。

　　銨梯炸藥一般有藥卷(筒)和散裝兩種包裝形式。藥卷外徑有32mm，35mm、38mm三種，相應的重量為150g、200g、250g；散裝有中包和大包兩種，中包凈重2～8kg，大包為10～40kg。各種包裝的炸藥包裝后都要浸防潮劑。

　　(二)銨油炸藥

　　其組分為硝酸銨和柴油。硝酸銨是銨油炸藥的氧化劑，柴油是還原劑。由于銨油炸藥不含敏化劑，為改善炸藥爆炸性能，一般采用輕柴油來配制銨油炸藥。因輕柴油的熱值高，合適的粘結性能與硝酸銨均勻混合，易于滲透到硝酸銨顆粒的內部，使炸藥顆粒內外的氧平衡值一致。這有利于使爆炸反應完全，提高炸藥的爆炸威力。

　　銨油炸藥的成分配比是按零氧平衡來確定的。按零氧平衡時的柴油量為5．5％，但在正常生產中實際均采用6％的加入量。這是考慮到從加工、儲存到應用的整個過程中，會有各種損耗和揮發的情況，而須增加一定的補充量。

　　從20世紀60年代以來，銨油炸藥能得到迅速推廣和發展，其主要原因是：

　　1．由于多孔粒狀硝酸銨能使銨油炸藥在生產方式和性能兩個方面均有很大突破，從而迅速成為生產銨油炸藥的主要原料。

　　2．炸藥的制造從以往的專業工廠生產改為應用單位自行制造、使用，使成本更為降低；生產方式靈活，對于用量較少的單位，可采用簡單的人工法生產，而用量大的即可采用現場機械化連續混制。個別情況下，在短時期內要求提供較多產品時，可采用大型輪碾設備(如經改造的壓路機)混制。

　　3．由于銨油炸藥的感度低、危險性小及多孔粒狀硝酸銨具有良好的吸油性和流散性，為機械化裝藥創造了條件，從而解決了采掘工業中整體機械化方面長期沒有解決的一個薄弱環節。

　　4．在干孔中使用時，可采用無包裝裝藥方式，能提高裝藥密度，從而提高炮孔利用率和爆破效果，改善爆破質量。

　　5．原材料的成本低，它不含梯恩梯，成分簡單，加上就地生產就地使用，其運輸、貯存直至裝藥等費用較少，所以其綜合技術經濟指標明顯優于其他炸藥。

　　然而，銨油炸藥也有其特點，抗水性差，易吸潮、結塊，爆速和猛度較低。因此，它不宜用于水孔和硬巖爆破，多用于干孔和中硬以下巖石中。

　　(三)銨松蠟與銨瀝蠟炸藥

　　銨油炸藥不抗水和起爆感度低的缺點，限制了其使用范圍。為彌補銨油炸藥抗水性差的不足，采取在炸藥中加入憎水性物質，以提高抗水能力。

　　這種憎水物質中，最常用的是瀝青、石蠟、硬脂酸及其鹽類(鈣鹽、鈉鹽等)，以及從植物中提取的蠟、脂類物質。也可采用合成樹脂(如聚丙烯)等來實現硝酸銨的防水。

　　銨松蠟炸藥由硝酸銨、木粉、松香和石蠟等組成。有時還添加少量的柴油。

　　炸藥中的松香與石蠟既是還原劑又是憎水劑。松香的熔點高，在輪輾機熱混的常用溫度條件下，它不能熔化，因此它以微粉形式粘附在其周圍。而石蠟的熔點低(48～60℃)，它以熔化的形式在硝酸銨顆粒的表面上包上一層憎水膜，因此它既提高了炸藥的抗水、防結塊能力，又能延長貯存期和改善爆炸性能。

　　銨瀝蠟炸藥，用瀝青代替松香，作用原理大致相同。

　　這類炸藥的性能與2#巖石炸藥相接近，且貯存期可達半年至1年，貯存后的猛度值仍達12～14mm，殉爆為4～7cm，其有毒氣體量由于配方不甚合理，據一些分析測定均高于2#巖石炸藥。因此在井下使用時，要注意加強通風。

　　(四)含水硝銨類炸藥

　　為了解決硝銨炸藥不抗水的問題，經過長期研究探索，終于尋找到了在炸藥中加入一定量的水作為炸藥成分之一，開辟了以水來改善炸藥的爆轟性能和抗水性能的新途徑。

　　從它主要以硝酸銨為氧化劑這點看，仍屬于硝銨類炸藥的一大系列，但它與上述粉狀硝銨炸藥品種系列比較，具有自己的特殊性能和獨立性。

　　含水炸藥經歷了含單質炸藥的漿狀炸藥、不含單質炸藥的乳化炸藥等幾個發展階段，產品品種逐漸增多，很有發展前途，今后可能成為工業炸藥的主體。

　　1．漿狀炸藥

　　漿狀炸藥與硝銨炸藥最大的差異是它的組分中含有10％～20％的水。

　　敏化劑是保證漿狀炸藥具有足夠敏感度的必要組分。按所用敏化手段的不同，漿狀炸藥可分為兩大類：

　　(1)用敏化劑敏化的漿狀炸藥。其中有含TNT硝化甘油的，有含鋁、鎂等金屬粉末作敏化劑的，有含硫、硬瀝青、炭粉、柴油等可燃物的漿狀炸藥等。

　　(2)敏化氣泡漿狀炸藥。炸藥中均勻分布著許多微小氣泡，以提高感度的作用。

　　膠凝劑是使漿狀炸藥各組分膠結成一體的藥劑。只有良好的膠凝才能避免分子層離析，使炸藥性能保持穩定。

　　漿狀炸藥的特點：

　　這種炸藥的主要優點是：

　　(1)炸藥密度高(1．40～1．55g／cm³)，相應裝藥密度也高。

　　(2)威力大，其體積威力為銨油炸藥的1．5～2．5倍，爆壓是銨油炸藥的5～8倍。

　　(3)抗水性強，可用于10～15m水深的爆破作業。在水深15m處浸36h仍可保持其爆炸性能。

　　(4)裝藥操作方便，可作為流體進行泵送。

　　其缺點：

　　(1)成本通常高于銨油炸藥。

　　(2)起爆感度低，不能用8#雷管和普通炸藥起爆。其臨界直徑大，傳爆性能差。

　　2．水膠炸藥

　　水膠炸藥是20世紀70年代發展起來的一種新型抗水硝銨類炸藥，它與漿狀炸藥沒有嚴格的區別，目前我國把以甲胺硝酸鹽這種水溶性物質作為敏化劑的漿狀炸藥稱為水膠炸藥。

　　(1)水膠炸藥的組分  通常由氧化劑、水、可燃劑、敏化劑、粘結劑、交聯劑和固體添加劑等組成。

　　1)氧化劑：主要為硝酸銨和硝酸鈉。所用的硝酸鈉不許含有硼，否則會影響炸藥質量。

　　2)敏化劑和可燃劑：水膠炸藥中，使用甲胺硝酸鹽作敏化劑和可燃劑。

　　3)凝膠體系：它是水膠炸藥的關鍵，水膠炸藥抗水、防凍及爆轟等一系列性能很大程度上取決于炸藥的凝膠體。

　　(2)水膠炸藥的性能  密度為1．1～1．25g／cm³，爆炸性能優于漿狀炸藥。

　　1)爆速：當藥卷直徑為32mm時，爆速為3500～3700m／s；裝藥直徑為40mm時，爆速可達3500～4000m／s；裝藥直徑達80mm時，爆速為5000～5200m／s。

　　2)起爆感度：一般可用8#雷管直接起爆。

　　3)殉爆距離：大于7cm。

　　4)威力：大于330ml。

　　水膠炸藥具有較強的抗水能力，爆炸威力(特別是破碎硬巖)的效果優于2號巖石、銨松蠟炸藥，所以成為抗水硝銨炸藥的重要發展方向之一。

　　3．乳化炸藥

　　乳化巖石炸藥，又名乳膠炸藥，呈乳脂狀，是在水膠炸藥的基礎上發展起來的一種新型含水炸藥。

　　乳化炸藥是通過乳化劑的乳化作用，使原來互不相容的油水兩種物質，在大量無機鹽存在的情況下形成的一種油包水型乳膠。這種油包水型結構使乳化炸藥具有良好的抗水性能和爆炸性能。它主要由氧化劑、敏化劑，可燃劑、油包水型乳化劑和其他添加劑組成。使用保證期為4個月至1年。巖石乳化炸藥的組成和性能見表2—9。

 

表2—9乳化巖石炸藥

 

 

 

　　巖石乳化炸藥具有爆炸性能好，爆轟感度高，抗水性能強，爆炸后生成有害氣體少，制造、貯存、運輸和使用安全，密度大且可通過調節密度來調節炸藥的威力，原料來源豐富等優點，但尚需進一步提高炸藥的穩定性、抗凍性，延長貯存期，降低成本，使品種系列化。

　　乳化炸藥的性能：

　　爆炸性能與2號巖石炸藥相當。其優點是：生產的工藝簡單，勞動條件好，原材料來源廣，成本低；具有很強的抗水性(曾將產品置于水深1m，25天仍具有雷管感度)；其機械、熱、火焰感度都比較低，因此生產、運輸、貯存、使用等均比較安全；密度為1．15～1．45g／cm³時爆炸威力大；當配比和工藝合理時，其貯存期可達半年以上。

　　乳化炸藥適用于無瓦斯、礦塵爆炸危險的礦井、露天和井下等爆破工程。

　　當組分中加入鋁粉，可增加炸藥能量。