张 鑫，田惺哲

（1.北京矿冶科技集团有限公司，北京 100160；2.北京北矿亿博科技有限责任公司，北京 100160）

矿石自燃是硫化矿床开采过程中的重大灾害之一，我国大约有30%的有色金属矿山、10%的硫铁矿矿山存在矿石自燃隐患。在对这些矿床进行爆破开采时，炸药存在自爆的风险，尤其是随着现场混装技术的推广，炸药与硫化矿石直接接触，应用现场混装乳化炸药时药温最高可达65℃[1]，风险性更高，严重影响了矿山的安全和生产。城门山铜矿是一座以铜、硫为主的大型综合性矿床，该矿山引进了北京北矿亿博科技有限责任公司研发的露天硫化矿用现场混装乳化炸药技术，配套相应的油相材料及生产设备，解决了上述问题。

1 露天硫化矿用现场混装乳化炸药技术

北京北矿亿博科技有限责任公司研发的露天硫化矿用现场混装乳化炸药技术，通过对混装乳化炸药“三相四组份”空间架构及装药制备方式的研究，采用物理阻隔和化学抑制相结合的方法，即采用界面膜结构韧性强、敏化组份更易渗透的油相材料，一方面加强隔离效果，另一方面提高现场混装敏化速率；又在水相材料中添加高效抑制剂和较少敏化调节剂阻断炸药与矿石成分的反应。

（1）专用复合油相材料。专用复合油相材料可在常压、低温（氧化溶液温度70℃～75℃，油相30℃～40℃）、低转速（500转/分）实现连续乳化，并且能直接与水相混合生产，可满足静态乳化系统或封闭式乳化系统的连续工业化生产。通过在传统复合油相中加入富含亲水基团的高分子组份，改变乳化基质油水相界面性质，一方面提高敏化液传质渗透效率，增快敏化反应速率，减少了敏化组份与矿岩的接触；另一方面增强了油膜厚度和界面膜强度，有效隔绝水相组份硝酸铵与矿岩的接触。同时，水相可以不添加或者只添加微量的酸促进剂，大幅降低了水相的酸度。从三个方面有效抑制自燃反应需要的条件。

（2）专用抑制剂。硫化矿床中的硫化物与炸药组分会发生反应，使温度不断积累、升高，引起炸药燃烧，最终导致起爆器材（雷管），并起爆未燃炸药。若炸药中没有起爆材料，有两种情况可能发生，一是炸药燃烧而不爆炸；二是燃烧区可能形成高温高压则转为爆炸。专用抑制剂是乳化炸药配方中的重要元素，该抑制剂对炮孔内反应进行抑制。但因抑制剂为负氧有机物，过多的添加会导致炸药氧平衡偏负，降低炸药爆破效果，对于一般含硫矿山，其添加量在2%～6%。在乳化铵油炸药组分中使用的乳化基质，其添加量可达到10%。

（3）低温敏化技术。硫化矿爆破使用的起爆器材，在炮孔内受高温的影响，结构性能将发生变化，感度提高，在温度超过爆炸材料的临界温度时会发生爆炸事故或者因性能变化使拒爆率提高，给爆破安全工作带来严重威胁。北京北矿亿博科技有限责任公司的露天硫化矿用现场混装乳化炸药采用低温敏化技术，地面站生产出的乳化基质经过冷却温度低于60℃，将起爆器材置于混装药内，可降低意外爆破的风险。

2 炸药生产工艺

图1 乳化炸药地面站生产工艺流程图

城门山铜矿采用MEF移动式乳化基质地面站技术方案。该技术将主体生产设备小型化、高效集成，安装在2台标准的半挂车箱体内，1号原料车为油、水相溶液制备输送系统，完成硝酸铵的破碎、水相溶液的制备、储存、水相溶液的计量泵送；同时也完成油相溶液的制备、油相溶液的计量、泵送等功能。2号乳化车主要完成油、水相的连续乳化和乳化基质冷却、泵送等功能，以及制备站生产所需的热力系统。两台车之间安装有人行平台，便于两车之间的操作联系。

利用先进的自动化控制系统，采用连续化生产技术，通过车载设备将溶化、乳化、冷却等主要工序连成一体，完成从进料至乳化基质形成的连续化生产。

3 乳化炸药现场混装车

城门山铜矿采用了BCJ-3型乳化炸药现场混装车进行装药。该车采用中小直径输药软管（φ38mm～40m）进行现场装药，应用专有的水环减阻技术和即时静态敏化技术，可实现乳化基质低阻力、长距离输送，装药灵活方便，可以装填φ55mm以上的各种工况条件下的露天矿山炮孔；具备乳化基质输送时的超压、断流保护、报警、权限启停、紧急停车等一系列控制功能，安全性高；实现了全系统电-液闭环控制。乳化基质、敏化液和润滑水环的流量通过比例液压阀实现闭环随动控制。装药工只需在触摸屏上键入指令，装药操作将由PLC自动控制完成，全面实现一键操作，而且装药精度更高，自动化水平远远超出国内同类。BCJ系列装药车在出厂时均安装了符合民爆行业和公安要求的混装车远程动态监控信息系统。该系统使用稳定、品牌质量可靠，保证了装药控制和数据上传。

4 现场应用情况

城门山铜矿2012年12月引进了该技术。通过MEF移动式地面站生产的低温乳化基质装入BCJ-3行乳化炸药混装车后，驶入作业现场，通过螺杆泵输送和静态混合器后进入炮孔敏化，按照操作规程进行起爆。起爆后大块率低，爆破效果良好[2]。

图2 BCJ-3型乳化炸药现场混装车现场应用

5 结语

北京北矿亿博科技有限责任公司研发的露天硫化矿用现场混装乳化炸药技术，常温下易于泵送，具有较好的储存稳定性，敏化剂易掺混且能够快速发泡，敏化后有合适的爆轰性能，游离的硝酸铵和亚硝酸钠少，体系酸值小。无论在实验室检测还是工业化应用上，都显示出了优良的性能，克服了装药在炮孔内自燃自爆、冒黄烟、装药膨胀等问题，具有良好的爆轰性能。城门山铜矿自2012年应用该技术以来，未发生1例炸药自燃自爆安全事故，解决了硫化矿山现场混装炸药爆破的技术难题。