作为民用炸药的组分,粒度要求分布均匀以保证混合的均匀性,并且至少在毫米级,否则会因粒度过大导致临界直径增加,使爆轰波难以传播,从而无法达到稳定爆轰的目的。对于一般物质而言,有多种方法和设备进行微米级别的粉碎,如气流粉碎、振动粉碎、冲击粉碎等,但采用现阶段的这些机械方法来克服HTPB推进剂内部的凝聚力,还需考虑粉碎时的安全问题。国内研究人员认为:HTPB推进剂的机械感度主要由AP和催化剂所决定,推进剂中的细粒度AP是热点形成的主要因素。尽管HTPB推进剂的机械感度相对较低,但其粉碎时受热和冲击作用,如果对AP的扭曲和剪切过于猛烈,容易产生热点或活性中心,使得粉碎过程存在燃烧,甚至爆炸的可能性。同时HTPB推进剂具备类似橡胶的强韧性特点,因此粉碎的关键在于既要给予足够的能量,又要避免燃烧和爆炸。本书针对HTPB推进剂的特性和制备民用炸药的再利用途径,旨在对其粉碎方式进行一定的探讨。
(1)HTPB推进剂属于高能物质,其爆热高达6400 kJ/kg,在能量方面不低于大部分民用炸药,依据假定化学式对HTPB推进剂的能量参数(氧平衡、爆热、爆温、爆容)进行了计算,论证了制备民用炸药具有合理性与可行性。通过建立相应的制备理论,指出降低粒度和添加组分的必要性,解决了转化过程中的瓶颈问题。出于做功方式转换的需要,粉碎是制备过程的关键步骤,旨在破坏其致密的结构,而且粉体粒度越小,越易发生完全爆炸。(www.daowen.com)
(2)由于HTPB推进剂属于黏弹态、高感度的物质,组分中的AP和Al受切割、扭曲等影响易产生热点,并有可能发生燃烧、爆炸的危险。采用远程切割方式虽然能够避免上述问题,但粉碎后的粒度过大(3 mm左右),与民用炸药组分的粒度要求还有一定差距,仍需进一步粉碎。采用湿法笼式粉碎方式,容易出现组分流失、颗粒团聚等现象,且存在无法起爆的问题,因此也不予考虑。采用干法旋风粉碎方式,转速控制在2000~6000 rpm时可以保证过程安全,粉碎后粒度约1 mm,有效组分损失率小于5%,起爆性能基本满足制备要求。因此将其作为实验室阶段的粉碎方式。
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