膨化工業炸葯是什麼

1. 什麼叫炸葯

炸葯（Explosive material），能在極短時間內劇烈燃燒（即爆炸）的物質，是在一定的外界能量的作用下，由自身能量發生爆炸的物質。一般情況下，炸葯的化學及物理性質穩定，但不論環境是否密封，葯量多少，甚至在外界零供氧的情況下，只要有較強的能量（起爆葯提供）激發，炸葯就會對外界進行穩定的爆轟式作功。炸葯爆炸時，能釋放出大量的熱能並產生高溫高壓氣體，對周圍物質起破壞、拋擲、壓縮等作用。

炸葯就是可以非常快速地燃燒或分解的物質，能在短時間內產生大量的熱量和氣體。典型的炸葯包

炸葯

含爆炸物、某種引爆裝置，通常還有某種外殼。被雷管的熱量或沖擊能量觸發後，爆炸物就會進行快速化學反應，即燃燒或分解。

在化學反應中，化合物分解產生多種氣體。在反應物（原始化學化合物）的各個不同原子之間，以化學鍵形式儲存著大量能量。化合物分子分解時，生成物（產生的氣體）可能利用其中的一些能量（而不是全部能量）形成新鍵。大多數「剩餘」的能量會形成高溫熱量。 集中的氣體在極大壓力下快速膨脹。熱量會加快各個氣體粒子的運動速度，使得壓力更高。在高能炸葯中，氣體壓力很大，足以破壞建築，致人傷亡。如果氣體膨脹速度比音速快，就會產生強大的沖擊波。這種壓力還能促使固體碎片高速沖出，以巨大的力量打擊人或建築。[1]

發明

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炸葯源於我國。至遲在唐代，我國已發明火葯（黑色炸葯），這是世界上最早的炸葯。宋代，黑色炸葯已被用於戰爭，它需要明火點燃，爆炸效力也不大。1831年，英國人比克福德發明了安全導火索，為炸葯的應用創造了方便。威力較大的黃色炸葯源於瑞典。由瑞典化學家、工程師和實業家諾貝爾發明。1846年，義大利人索布雷羅合成硝化甘油，這是一種爆炸力很強的液體炸葯，但使用極不安全。1859年後，諾貝爾父子對硝化甘油進行了大量研究工作，用「溫熱法」降服了硝化甘油，於1862年建廠生產。但炸葯投產不久，工廠發生爆炸，父親受了重傷，弟弟被炸死。政府禁止重建這座工廠。諾貝爾為尋求減少搬動硝化甘油時發生危險的方法，只好在湖面上一支駁船上進行實驗。一次，他偶然發現，硝化甘油可被乾燥的硅藻土所吸附；這種混合物可安全運輸。1865年，他發明雷汞雷管，與安全導火索合用，成為硝化甘油炸葯等高級炸葯的可靠引爆手段。經過不懈地努力，他終於研製成功運輸安全，性能可靠的黃色炸葯，硅藻土炸葯。隨後，又研製成功一種威力更大的同一類型的炸葯爆炸膠。約10年後，他又研製出最早的硝化甘油無煙火葯彈道炸葯。此後，各國的科學家們對更高級的炸葯的研製從未間斷，並取得了可喜的成果。炸葯的用途越來越廣闊。

歷史發展

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苦味酸──1771年由英國的P·沃爾夫首先合成。它是一種黃色結晶體，最初是作為黃色染料使用，1885年法國用它填炮彈之後，才在軍事上得到應用。苦味酸是一種猛炸葯，在19世紀末使用非常廣泛。

雷汞──1779年由英國化學家E·霍 華德發明。雷汞是一種起爆葯，它用於配製火帽擊發葯和針刺葯，也可用於裝填爆破用的雷管。

硝化纖維（硝化棉）──1838年T·J·佩盧茲首先發現棉花浸於硝酸後可爆炸。1845年德國化學家C·F·舍恩拜發明出硝化纖維。1860年，普魯士軍隊的少校E·鄶爾茨用硝化纖維製成槍、炮彈的發射葯。

硝化甘油──1846年義大利化學家A·索布雷首次製成。硝化甘油是一種烈性液體炸葯，輕微震動即會稱列爆炸，危險性大，不宜生產。1859年之後，瑞典的A·B·諾貝爾和他的父親及弟弟共同研究硝化甘油的安全生產方法，終於在1862年用 「溫熱法」降服了硝化甘油，使之能夠比較安全地成批生產。

梯恩梯（TNT）──1863年由J·威爾勃蘭德發明。是一種威力很強而又相當安全的炸葯，即使被子彈擊穿一般也不會燃燒和起爆。它在20世紀初開始廣泛用於裝填各種彈葯和進行爆炸，逐漸取代了苦味酸。在第二次世界大戰結束前，梯恩梯一直是綜合性能最好的炸葯，被稱為 「炸葯之王」。

達納炸葯──1866年由A·B·諾貝爾發明。19世紀60年代，諾貝爾在法國繼續進行炸葯的研究。在一次事故中，他的弟弟被炸死。父親受重傷。法國政府禁止其在陸地上進行試驗。他只好租了一條駁船，在馬拉倫湖上尋起了新的實驗室。一次試驗中，一隻裝有硝化甘油瓶破碎，流出的硝化甘油被瓶底下用來減少震動的惰性粉末硅土吸收。諾貝爾意外地發現，硝化甘油與硅土混合物不僅使炸葯威力不減，而且生產、使用和搬運更加安全。後來，他用木漿代替了奎土，製成了新的烈性炸葯──達納炸葯, 「達納」一詞源於希臘文 「威力」。1872年，諾貝爾又製得一種樹膠樣的膠質炸葯──膠質達納炸葯，這是世界上第一種雙基炸葯。

無煙火葯──1884年由法國化學家、工程師P·維埃利最先發明。1845年由舍恩拜因發明的硝化纖維很不安定，曾多次發生火葯庫爆炸事故。維埃利將其研製成膠質，再壓成片狀，切條乾燥硬化，便製成了第一種無煙火葯。這一發明具有極重要的意義。無煙火葯燃燒後沒有殘渣，不發或只發少量煙霧，卻可使發射彈丸的射程，彈道平直性和射擊精度均有誕生提供了彈葯方面的條件。馬克沁發明的重機槍，正是由於使用了無煙火葯，才得以具備實用價值。

1887年，諾貝爾用也製成了類似的無煙火葯。他還製成更加安全而廉價的 「特種達納炸葯」，又稱 「特強黃色火葯」。諾貝爾的眾多發明，使他無愧於 「現代炸葯之父」的贊譽。

黑索今──1899年由德國人亨寧發明的。在原子彈出現以前，它是威力最大的炸葯，又被稱為 「旋風炸葯」。在第二次世界大戰之後，曾取代了梯恩梯的 「炸葯之王」的寶座。

C4——全稱為C4塑膠炸葯，簡稱C4，名稱由來是每個單分子結構里有4個碳，是一種高效的易爆炸葯，如果外邊附上黏著性材料，就可以像口香糖那樣牢牢地黏附在上面，因此被稱為殘酷"口香糖"。C4塑膠炸葯原產捷克，現在美國也是主要生產國。這種炸葯能輕易躲過X光安全檢查，這一點是恐怖分子喜歡使用的原因。未經特定嗅識訓練的警犬也難以識別它。正是由於C4的這些性質，所以它一般都是各國軍隊使用的，普通民間難以得到。

原理

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炸葯的爆炸通過一定的外界激發沖量的作用，爆轟是炸葯中化學反應區的傳播速度大於炸葯中聲速時的爆炸現象，是炸葯典型的能量釋放形式。爆炸實際上分兩個階段。大部分破壞是最初的膨脹造成的。它還會在爆炸源周圍製造一個壓力很低的區域，氣體快速向外移動，從而將大部分氣體從爆炸 「中心」向外吸。向外沖擊之後，氣體涌回到部分真空的中心地帶，形成第二個破壞力較小的內向能量波。由於炸葯爆炸時化學反應速度非常快，在瞬間形成高溫高壓氣體。以極高的功率（每千克炸葯爆轟瞬間輸出功率可達5×10千瓦）對外界作功，使周圍介質受到強烈的沖擊、壓縮而變形或碎裂。

炸葯由於能對周圍介質作猛烈的破壞功，往往又被稱為猛炸葯。常用的猛炸葯按組成可分為單體炸葯和混合炸葯2類。還有一類感度很高的炸葯，從燃燒轉變為爆轟的時間極短，通常不直接用於作破壞功，而是用於引燃或引爆其他火炸葯，稱為起爆葯。

炸葯爆炸是一種化學反應，反應過程必須同時具備三個條件：

1、反應過程為放熱性；

2、反應高速進行並能自行傳播；

3、反應過程中生成大量氣體產物。

反應過程的放熱性為爆炸反應的必要條件。只有放熱反應才能使反應自行延續，才能使反應具有爆炸性。只靠外界供給熱量以維持其反應的物質是不可能發生爆炸的。爆炸反應過程中，單位質量炸葯在一定條件下（例如在某一裝葯密度下）所放出的熱量稱為爆熱。

爆炸反應的一個突出點是反應的高速性，許多普通化學反應放出的熱量雖比炸葯放出的熱量多，但反應過程進行緩慢，而爆炸反應在十萬分之幾秒至百分之幾秒內完成，比一般化學反應快千萬倍。由於反應的高速性，反應所產生的熱量在極短的瞬間來不及擴散，形成的高溫高壓氣體產物，使炸葯具有很大的功率。反之，如果反應進行緩慢，生成的熱和氣體逐漸擴散到周圍介質中，就形不成爆炸。爆炸過程進行的速度，一般指爆轟波在炸葯中傳播的速度，這個速度稱為炸葯的爆速。

爆炸反應過程必然產生大量氣體。炸葯爆炸時產生氣體體積為爆炸前體積的數百至數千倍。在爆炸的瞬間大量氣體被強烈地壓縮在近乎原有的體積之內，因而產生數十萬個大氣壓的高壓，再加上反應的放熱性，高溫高壓氣體迅速對周圍介質膨脹作功，這就造成了炸葯所具有的功率。因而炸葯是在適當的外界能量作用下，能夠發生快速的化學反應，並生成大量的熱和氣體產物的物質。 火工品則是裝有炸葯的小型元件或裝置，受一定的初始沖能（如熱、機械、電和光等沖能）作用即可燃燒或爆炸，以產生預期的功能。常見的火工品有雷管、導火索、導爆索、火帽、底火等。

物理數據

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炸葯的爆炸性能主要由爆熱、爆容、爆速和爆壓表示。

爆熱

是在一定的條件下 ，單位質量炸葯爆炸時放出的熱量，決定於炸葯的元素組成、化學結構以及爆炸反應條件。可以用熱化學的方法計算，也可以實測。

爆容

是單位質量炸葯爆炸時產生的氣體量（用標准狀態下的容積表示），一般為0.7～1.0米/千克。

爆速

是爆轟波（伴隨化學反應的沖擊波）在炸葯中的傳播速度。炸葯在一定裝葯密度下的爆速可以精確測定。現有炸葯的爆速一般在1000～8500米/秒，很少有超過9000米/秒以上的。

爆壓

是指炸葯爆炸時爆轟波陣面的壓力，可用實驗方法間接測定，其值一般在10～40吉帕。

性能

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炸葯的爆炸性能主要有感度、威力、猛度、殉爆、安定性等。

感度

炸葯的感度是指炸葯在外界能量（如熱能、電能、光能、機械能及爆能等）的作用下發生爆炸變化的難易程度，是衡量爆炸穩定性大小的一個重要標志。通常以引起爆炸變化的最小外界能量來表示，這個最小的外界能量習慣上稱為引爆沖能。很顯然，所需的引爆沖能越小，其感度越高；反之則越低。影響炸葯的感度的因素很多，主要有以下幾種：

1、溫度。隨著溫度的升高，炸葯的各種感度指標都升高。

2、密度。隨著炸葯密度的增大，其感度通常是降低的。

3、雜質。它對炸葯的感度有很大的影響，不同的雜質有不同的影響。一般說來，固體雜質，特別是硬度大、有尖棱和高熔點的雜質，如砂子、玻璃屑和某些金屬粉末等，能增加炸葯的感度。

威力

威力是指炸葯爆炸時做功的能力，亦即對周圍介質的破壞能力。爆炸產生的熱量越大，氣態產物生成物越多，爆溫越高，其威力也就越大。

猛度

猛度是炸葯在爆炸後爆轟產物對周圍物體破壞的猛烈程度，用來衡量炸葯的局部破壞能力。猛度越大，則表示該炸葯對周圍介質的粉碎破壞程度越大。

殉爆

殉爆是指當一個炸葯葯包爆炸時，可以使位於一定距離處，與其沒有什麼聯系的另一個炸葯葯包也發生爆炸的現象。起始爆炸的葯包稱為主發葯包，受它爆炸影響而爆炸的葯包稱為被發葯包。因主發葯包爆炸而能引起被發葯包爆炸的最大距離，稱為殉爆距離。引起殉爆的主要原因是主發葯包爆炸而引起的沖擊波的傳播作用。離葯包的爆炸點越近，沖擊波的強度越高；反之，則沖擊波的強度越弱。

安定性

安定性是指炸葯在一定儲存期間內不改變其物理性質、化學性質和爆炸性質的能力。

分類

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（一）按照炸葯的用途分類，可以將炸葯分為起爆葯、猛炸葯和發射葯幾大類。

（二）按照炸葯組成的化學成份分類，可以將炸葯分為單一化學成分的單質炸葯和多種化學成分組成的混合炸葯兩大類。爆破工程中大量使用的是猛炸葯，尤其混合猛炸葯，起爆器材中使用的是起爆葯和高威力的單質猛炸葯。

（三）按使用條件分類，可以將工業炸葯分為三類。

第一類，准許在地下和露天爆破工程中使用的炸葯，包括有沼氣和礦塵爆炸危險的作業面。

第二類，准許在地下和露天爆破工程中使用的炸葯，但不包括有沼氣和礦塵爆炸危險的作業面。

第三類，只准許在露天爆破工程中使用的炸葯。

第一類屬於安全炸葯，又叫做煤礦許用炸葯。第二類和第三類屬於非安全炸葯。第一類和第二類炸葯每千克炸葯爆炸時所產生的有毒氣體不能超過安全規程所允許的量。同時，第一類炸葯爆炸時還必須保證不會引起瓦斯或礦塵爆炸。

危害

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危害大致有以下三個方面：

1）爆炸瞬間產生的高溫火焰，可引燃周圍可燃物而釀成火災。

2）爆炸產生高溫高壓氣體所形成的空氣沖擊波，可造成對周圍的破壞，嚴重的可摧毀整個建築物及設備，也可破壞鄰近建築物，甚至離爆炸點很遠的建築物也會受到損壞並造成人員傷亡。

3）爆炸時產生的爆炸飛散物，向四周散射，造成人員傷亡和建築物的破壞，當爆炸葯量較大時，飛散物有很高的初速，對鄰近爆炸點的人員和建築物危害很大，有的飛散物可拋射很遠，對遠離爆炸點的人員和建築物也可造成傷亡和破壞。

爆炸危害中以空氣沖擊波波及范圍最大，飛散物危害次之，但當小於某個距離時，則又有可能以飛散物危害為主。

在沖擊波不同超壓下預計人員受到的傷害

在沖擊波的直接作用下和在建築物碎片的撞擊下，未作抗爆加強的建築物內將有人員死亡在沖擊波的直接作用下，建築物倒塌或移動，在未作抗爆加強的建築物內人員將會受到嚴重傷害或死亡人被沖倒，以及被建築物碎片撞擊，在未作抗爆加強的建築物內的人員將會受到嚴重傷害或死亡在破片、碎片、燃燒的木頭或其他物體的撞擊下，人員受到嚴重傷害或可能死亡，耳鼓膜破裂的概率為10%人員可能暫時失去聽力或聽力受到損害，但不發生直接沖擊波作用下的死亡或嚴重傷害不會有死亡和嚴重傷害，但可能由玻璃破壞和建築物碎片引起輕微傷害

用途

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炸葯因其具有成本低廉、節省人力，並能加快工程建設的優點，和在特殊環境下作功的特性，因而已愈來愈廣泛應用於國民經濟各部門。在礦山開采方面，利用炸葯進行大規模爆破，來開採金屬礦和露天煤礦；利用聚能射流效應裝填炸葯的石油射孔彈，可用於石油開采；在地質勘探方面，用炸葯製成的震源葯柱用於地震探礦；在機械製造工業，炸葯用於爆炸成型，切割金屬、爆炸焊接等工藝；在水利電力工程，炸葯用於修築水壩、疏通河道、平整土地；鐵路、公路建設中，炸葯用於劈山開路，開鑿隧道、峒室等；炸葯還大量用於開采各種石料。

炸葯在軍事上可用作炮彈、航空炸彈、導彈、地雷、魚雷、手榴彈等彈葯的爆炸裝葯，也可用於核彈的引爆裝置和軍事爆破。在工業上廣泛應用於采礦、築路、興修水利、工程爆破、金屬加工等，還廣泛應用於地震探查等科學技術領域。

2. 工業炸葯的性能特點和使用現狀

工業炸葯以成本低廉、製作簡單、使用方便和能量較高為特點，作為一個特殊能源，廣泛應用於礦岩爆破、爆炸加工、推進驅動、高壓相變、起爆傳爆等各個方面。
現在主要使用的工業炸葯品種有三類：硝銨炸葯、銨油炸葯和乳化炸葯，其中包括安全許用炸葯等系列產品。它們各自的顯著特點和應用情況如下： 硝銨炸葯起爆感度較高、爆炸性能較好、爆破威力較高，特別適合於無水場合的各種小直徑爆破。由於具有雷管起爆感度，它經常作為銨油炸葯和含水炸葯等低感度炸葯的起爆葯包。
硝銨炸葯中有時加入金屬粉(如鋁粉、鎂粉等)或高能炸葯(如黑索金、太安等)，製成高威力、高爆速和高猛度炸葯，用於特硬岩石、特殊爆破和爆炸加工等領域。
硝銨炸葯中有時加入惰性稀釋劑(如砂子、硅藻土等)製得低威力、低爆速和低猛度炸葯，用於軟性介質爆破、不偶合裝葯控制爆破及爆炸焊接等特殊爆破工程中。
小直徑裝葯是硝銨炸葯用於不偶合裝葯控制爆破的另一重要途徑，這是由於它具有較高爆轟感度和較小臨界直徑而決定的。
因此，硝銨炸葯一直是國內外廣泛使用的工業炸葯品種之一。
硝銨炸葯最主要的性能缺點是：嚴重的吸濕性和結塊性、敏化劑TNT對人體的毒性和污染及T NT造成的成本較高等。長期以來，各國科學家都致力於這方面的改進研究。我國膨化硝銨炸葯技術使這一問題獲得突破，用「微氣泡」敏化代替TNT敏化，同時物料表面「被覆」憎水層和表面「活化」，使結構和性質發生質的變化，成本大幅度降低，所以得到廣泛應用。 銨油炸葯最顯著的特點包括：成本低廉、製作簡便和比較鈍感。這就決定了它只能採取強力起爆方式，在大孔徑、大葯量的露天大爆破場合使用。
無論是粉狀銨油炸葯，還是多孔粒狀銨油炸葯，它們結塊強度比硝銨炸葯小得多，尤其多孔粒狀銨油炸葯幾乎不結塊。但是，它們的貯存穩定性比較差，宜於「現混現用」或「短期存放」。
為了增大爆轟感度、裝葯密度、爆炸威力和抗水性能，人們研製成功了「重銨油炸葯」。它具有這兩種炸葯的綜合特點，廣泛應用於水孔或非水孔的大爆破工程中。 乳化炸葯是含水炸葯的典型代表，與漿狀炸葯、水膠炸葯相比，它的物理性能穩定、原料成本降低、成形性能較低、爆炸威力適中。
乳化炸葯與硝銨炸葯、銨油炸葯相比，它具有優良的抗水性、幾乎不吸濕、不易結塊，可以較長時間浸泡在水中。所以，乳化炸葯特別適宜在有水場合爆破。它的密度一般在0.95～1 .30g·cm-3之間，因而具有不同的體積爆炸威力。
乳化炸葯主要不足之處是不易裝填成葯卷和不便在炮孔中裝葯，影響生產效率。另外，貯存穩定性不利於長期貯存。

3. 炸葯成分

恐怕很少有人知道，糖是一種爆炸物。它的爆炸威力甚至是等重TNT的四倍。這起爆炸就是精煉細糖粉不小心引燃後發生的。

幸運的是，在正常情況下，需要很多細糖粉堆在一起才可能引爆，所以，對你家櫥櫃里的那點糖，你就放一百個心吧。

從黑火葯到黃色炸葯

火葯是我國古代的四大發明之一。早在一千多年以前，我們的祖先就開始使用黑火葯了。黑火葯中起爆炸作用的成分是硝石（化學名叫硝酸鉀）。但直到17世紀末，英國的科學家才通過實驗搞清楚黑火葯的工作原理。自那以後，人類尋找更好的炸葯的努力就沒有停止過。

繼硝石之後，為早期爆破手們青睞的炸葯，是硝化甘油。但硝化甘油臭名昭彰的一點是它非常不穩定，只要給予一點輕微的沖擊，就會爆炸。歷史上，人們為了降服它，想了很多辦法，也付出了生命的代價。直到1864年，瑞典化學家艾爾弗雷德·諾貝爾的硝化甘油工廠發生爆炸，在爆炸中他自己的弟弟喪生之後，他繼續頑強地通過試驗才發現，將硝化甘油與硅藻土混和，可以製造出一種雖然爆炸性能稍差，但更乾燥、更安全的版本。這種炸葯因含有硅藻土而顯黃色，所以叫黃色炸葯。改進後的炸葯很快就被用於爆破礦井、隧道，為修建鐵路和運河開山辟路，使得諾貝爾成為了一代富豪。

改進後的炸葯安全性能是提高了，但與此同時，爆炸威力卻削弱了，遠不及硝化甘油。之後研製出來的TNT等常規炸葯，雖然安全性能不斷提高，但爆炸威力卻提高得十分有限，滿足不了各方面越來越高的要求。

對威力更猛的爆炸物的需求

對威力更猛的爆炸物的需要，首先來自軍事上的用途。核彈當然是威力巨大又極具破壞性的，但大家都知道，核彈破壞性太大，而且有放射性污染，在局部戰爭中是不能輕易使用的。當前，美軍配備的威力最猛的常規炸彈叫MOAB，它有「炸彈之母（mother of all bombs）」之稱。它內含8噸多的炸葯，可以摧毀非常堅固的目標或者大范圍消滅地面部隊和裝甲武裝。2017年，美軍在阿富汗戰場上曾經用它來對付聖戰分子。

但是，軍隊還希望將來用微型炸彈裝備小型無人機，要求炸彈重量輕，但威力又不輸於大型炸彈，而現有的常規炸葯已滿足不了要求。

如果軍事上的需求讓人膽戰心驚，那麼讓我們再轉向人類另一個較為和平的抱負——太空探索。我們知道，地球上萬物都受到引力的制約，而擺脫地球引力的束縛需要很大的推力。早在1903年，在俄羅斯科學家齊奧爾科夫斯基推導出火箭方程之後，人們就一直在做這方面的努力。火箭科學需要解決的核心問題是，如何靠向下噴射爆炸性膨脹的氣體產生反作用力，來推動火箭升空。

4. 工業炸葯的介紹

工業炸葯又稱民用炸葯，是以氧化劑和可燃劑為主體，按照氧平衡原理構成的爆炸性混合物，屬於非理想炸葯。工業炸葯具有成本低廉、製造簡單、應用可靠等特點，因而廣泛應用於煤礦冶金、石油地質、交通水電、林業建築、金屬加工和控制爆破等各方面。隨 工業炸葯 著各國經濟建設不斷發展，工業炸葯品種和產量的需求不斷增大，因此得到迅速發展。