流體動力過程

[拼音]：gongye zhayao

[英文]：industrial explosives

又稱民用炸藥，主要指用於工程爆破（如岩石爆破、採煤、金屬和非金屬礦開採、水利工程等）、爆炸加工、地震勘探、水聲訊號等作業的猛炸藥，屬於混合炸藥的範疇(見彩圖)。由於工程爆破的要求和條件多種多樣，故相應需要的工業炸藥品種繁多，具有不同的效能。最早的工業炸藥是黑火藥。由於它在密閉條件下引燃也具有一定的爆破效果，在1627年首先將它應用於工程爆破。但因黑火藥是以爆燃的形式反應，所以威力不大，爆破效果差，加之生產使用時的安全有問題等，為19世紀60年代A.B.諾貝爾（見彩圖）所發明的硝化甘油系的代那邁特炸藥所替代，後又出現了銨梯粉狀炸藥，並很快佔有重要的位置。1956年M.A.庫克等研製成功漿狀炸藥。1969年M.F.布盧姆研製出乳化炸藥，使現代工業炸藥進入到嶄新的階段。

中國工業炸藥的產量和消耗量均居世界前列。現在的產量約為50年代初期的30倍。生產的主要品種有銨梯炸藥、銨油炸藥、含水炸藥和硝化甘油系的工業炸藥，後者用量不大，仍有極少量的黑火藥用於採石爆破。在煤礦開採中用的炸藥為許用炸藥。現代工業應用的主要品種有以下幾類。

銨梯炸藥

以硝酸銨和梯恩梯為主要成分的粉狀炸藥。其組分還有木粉、防結塊劑、防潮劑或消焰劑等。最典型的代表品種為 2號岩石銨炸藥，配比為：硝酸銨85％，梯恩梯11％，木粉4％，另加入微量的防潮劑等。這類炸藥的密度變動範圍不大，一般在 0.95～1.10g/cm3。裝藥密度大於此值時，起爆的感度下降，甚至不能起爆或產生熄爆現象。它們的爆速為3000～3500m/s。爆炸威力的大小可由梯恩梯的含量來進行調節。在中國用於露天爆破的露天型銨梯炸藥，梯恩梯含量為3％～10％；用於岩石爆破的岩石型為7％～18％；用於煤礦井下，有瓦斯、煤塵爆炸危險條件的為10％～15％。銨梯炸藥的優點是生產工藝簡單，產品質量重現性好，起爆感度高，可用雷管直接起爆，而且原料豐富，價格便宜。但由於硝酸銨本身易吸溼結塊，不能用於潮溼和有水的爆破作業，不利於長期貯存，尤其是在潮溼的季節難以生產，再加上梯恩梯粉塵的毒性等原因，在國際市場上已趨於淘汰。

製造工藝通常採用輪碾法、在輪碾機上碾壓混合而製得。也有采用氣流烘乾硝銨和螺旋混藥工藝製造的，這種方法產量大、效率高，但質量不如輪碾法穩定。

銨油炸藥

為硝酸銨和燃料油的簡單混合物。其原料來源豐富、成本低廉，是一種價格最便宜的工業炸藥。硝酸銨和燃料油的配比為94.5:5.5。此配比反應完全、放熱量大。也有加入木粉的，其配比為硝酸銨92％、燃料油4％、木粉4％。所用的硝酸銨若為專門生產的多孔粒狀，製出的產品則為多孔粒狀銨油炸藥，利用其孔隙的毛細管作用將燃料油吸附住。通常有效孔隙率為0.07cm3/g時，可吸收約6％的燃料油，產品的裝藥密度一般為0.80～0.85g/cm3。大直徑條件下的爆速為4300～4500m/s。

銨油炸藥的生產工藝簡單，通常採用噴混法，即將燃料油由噴嘴噴出與硝酸銨顆粒混合。現較多采用混裝車，在爆破現場一邊混制、一邊用壓縮空氣通過軟管以散裝方式裝入炮孔中。這種混裝車的使用導致了露天爆破工藝的現代化，銨油炸藥是當前露天大直徑（100mm以上）幹炮孔爆破中最重要的爆破炸藥，在銨油炸藥中再加入鋁粉（在18％以下）可提高其威力。該品種稱銨鋁油炸藥，在露天爆破中常用作孔底裝藥和硬巖爆破的主裝藥，也可與鑄裝的起爆器一起作為普通銨油炸藥的起爆藥包。

含水炸藥

這是又一代新產品，有三種：

漿狀炸藥

以氧化劑溶液為連續相，可燃劑和敏化劑為分散相，經稠化和交聯而成的懸浮體或凝膠狀炸藥。20世紀50年代由H.E.法納姆和庫克所研製成功。具有抗水性強、密度高、使用和生產安全等優點。

漿狀炸藥的組分（表1）有：

（1）氧化劑，提供有效氧參加氧化還原反應，主要採用硝酸銨、硝酸鈉等。

（2）可燃劑，與氧發生反應放出能量，有燃料油等。

（3）敏化劑，增加漿狀炸藥的起爆敏感度，由於漿狀炸藥起爆感度極低，甚至對雷管起爆不敏感，必須外加敏化劑，主要有梯恩梯、鋁粉等。這些敏化劑同時也具有可燃劑的功能。

（4）膠凝劑，用以使氧化劑水溶液稠化成漿狀或凝膠狀。

（5）交聯劑，使膠凝劑的線型結構的分子聚塑交聯、鍵合成網狀結構，提高膠凝的效果，增強抗水能力。

（6）發泡劑，在炸藥中形成微氣泡起敏化作用，以及其他的新增劑，如表面活性劑等。漿狀炸藥的特點就是在組分中含有10％～20％的水。它對其他組分起到良好的分散作用，使氧化劑與可燃劑均勻混合，接觸良好，而且以水抗水，完全消除了粉狀硝銨炸藥的吸溼結塊問題，具有良好的抗水性。漿狀炸藥的密度較大，可達1.2～1.4g/cm3，爆速為3500～5000m/s，但其爆轟的臨界直徑較大，有時達到96～130mm，經不斷研究也出現臨界直徑小的漿狀炸藥，目前漿狀炸藥大多使用於大炮孔的露天礦。

水膠炸藥

採用硝酸甲胺為主的水溶性敏化劑和密度調節劑，保證其在小直徑條件下具有雷管感度的含水炸藥。其組成和結構與漿狀炸藥大致相同，外觀也呈凝膠狀。所以有的國家將其歸屬於漿狀炸藥。

水膠炸藥出現於20世紀50年代中期，60年代後已發展完善，得到廣泛使用。它抗水性強、密度高、威力大、生產使用安全，尤其可做成小直徑（50mm以下）藥卷，作為各種礦山爆破用藥，已逐漸取代硝化甘油系炸藥和銨梯炸藥而成為工業炸藥的重要品種之一。

水膠炸藥的組分有氧化劑、可燃劑、敏化劑、膠凝劑、交聯劑、表面活性劑和水。與漿狀炸藥的主要差別在於它所採用的敏化劑為水溶性的硝酸甲胺和硝酸三甲胺等，這樣的敏化劑分散均勻，提高了藥卷的起爆感度和降低了爆轟的臨界直徑，從而可製成小直徑的雷管敏感的藥卷。其製造工藝與漿狀炸藥基本相似。

乳化炸藥

藉助乳化劑的作用，使氧化劑鹽類水溶液的微滴，均勻分散在含有分散氣泡或空心玻璃微珠等多孔物質的油相連續介質中，形成一種油包水型的乳膠狀炸藥，是20世紀70年代發展起來的新型工業炸藥。特點是密度高、爆速大、猛度高、抗水效能好、臨界直徑小、起爆感度好，小直徑情況下具有雷管敏感度，一般密度可控制到1.05～1.25g/cm3，爆速為3500～5000m/s。它通常不採用火炸藥為敏化劑，生產安全，汙染少。目前研製出的品種很多，有用於露天礦的露天型乳化炸藥，用於中硬岩石爆破的岩石型乳化炸藥和用於煤礦井下的許用型乳化炸藥，還有用於光面爆破的小直徑低爆速的乳化炸藥。乳化炸藥現已廣泛應用於各種民用爆破工作中，在有水和潮溼的爆破場合更顯示其優越性。但其貯存穩定性和質量穩定性還較差，需進一步研究改善。

乳化炸藥的組分有：氧化劑、可燃劑、乳化劑、敏化劑和發泡劑（或稱密度控制劑）、穩定劑等（表2）。

許用炸藥

也稱煤礦炸藥，是允許在煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸危險的工作面進行爆破的工業炸藥。這種炸藥需經國家授權的檢測機構，在各種特定的條件下進行系統檢測，合格後經批准才可使用。根據特定檢測的不同嚴格程度，許用炸藥分為若干等級，指定在危險程度不同的地點使用。硝化甘油系的炸藥、銨梯炸藥以及各種含水炸藥中都有這種品種。

最早作為煤礦許用炸藥使用的是粉狀硝酸銨炸藥，但多次出現爆炸事故。19世紀80年代，法國提出了硝酸銨與萘的硝基化合物組成的低爆溫的工業炸藥，可用於煤礦。但仍有事故出現，直至1909年才有人提出以食鹽作為消焰劑，經實踐證明這種含食鹽的許用炸藥對瓦斯和煤塵的安全性較好。在此基礎上加消焰劑形式的許用炸藥得到蓬勃發展，至今仍然是重要的工業炸藥。

為了使炸藥爆炸時不點燃瓦斯和煤塵，以保證煤礦生產的安全，通常採用三種方法：

（1）在炸藥中直接加入惰性冷卻消焰劑，如氯化鈉、氯化鉀等鹼金屬的氯化物，碳酸氫鈉，硫酸鉀，冰晶石等，以降低炸藥的爆溫，使與爆炸產物相接觸和混合的可燃瓦斯受熱作用的程度減小，著火的誘導期加長而不致被引燃引爆，有些物質還能起到瓦斯氧化反應的負催化作用，延緩急劇氧化的產生。

（2）“被筒”裝藥，將惰性的鹽類製成中空的“被筒”，將已加有消焰劑的炸藥藥捲包裹起來。這種炸藥爆炸時的安全度更高。

（3）在已含消焰劑的炸藥中，再加入“離子交換鹽對”，如氯化銨和硝酸鈉等，製成離子交換型炸藥（見彩圖）。在約束良好而不與瓦斯相接觸的爆炸條件下，離子交換鹽對激烈反應，生成氯化鈉和硝酸銨：

NH4Cl＋NaNO3─→NaCl＋NH4NO3

氯化鈉是分散極細的消焰劑，而硝酸銨則為氧化劑，可以參加爆炸反應，提供能量。在約束不好和裸露的情況下，鹽對反應不完全或不反應，全部都起了吸收反應熱量，降低爆溫的惰性鹽的作用。而混合炸藥本身只有所含的敏化劑進行反應，釋放的能量少，甚至會自動熄滅。

硝化甘油系炸藥

又稱代那邁特，主要成分為硝化甘油和吸收劑製成的一系列炸藥。這類炸藥爆炸效能較好，且起爆感度高、傳爆效能好，但由於生產的安全性較差及成本較高等問題，生產量不大，在世界炸藥市場只佔 5％左右。而且幾乎都製成小直徑（50mm以下）的規格，在煤礦井下爆破、水下爆破使用。根據所用吸收劑的不同，可分為硝酸鈉和硝酸銨兩個系列。根據產品外觀，可分為粉狀、膠質和介於兩者之間的半膠質三類，其中粉狀的用量不大，主要產品多數為膠質和半膠質炸藥。

粉質代那邁特

最早出現的是矽藻土代那邁特，是1868年諾貝爾所取得的第一個專利，以25％的矽藻土吸收75％的硝化甘油而製得，但並未投入使用。1869年諾貝爾發明了所謂正宗代那邁特，吸收劑為硝酸鈉，還加入抗酸劑、含碳燃料和硫磺等，這是第一種得到工業應用的代那邁特。有一系列產品。但成本和機械感度仍高，使用有限。後來以硝酸銨代替硝酸鈉製成硝酸銨代那邁特，提高了炸藥的威力，機械感度也略有下降。通常分為高密度和低密度等品種。高密度的通常用於小採石場、地下礦山、地面工程和農田水利等爆破作業，低密度的用於軟岩石和裂隙多的岩石和要求塊度大的岩石爆破作業。