专利摘要

专利摘要

本发明提供一种炸药包覆铝粉颗粒制备装置，解决了含铝炸药中炸药与铝粉难以均匀分散、微观结合不紧密，铝粉反应不完全的问题。本发明由可移动基座1、混合搅拌装置固定架底座2、混合搅拌装置固定架3、混合罐4、混合搅拌电机5、柱塞泵6、布袋过滤器7、液体阀8、管路9、喷嘴固定平台10、喷嘴11、空气截止阀12、布袋过滤器固定装置13、布袋过滤器拉紧装置14、布袋过滤器固定支架15组成。本发明装置适用于炸药包覆铝粉颗粒的制备，对炸药的适用性较广，制备的颗粒堆积具有密度高、爆热高、感度低的优点。

权利要求

1.一种炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其特征在于包括可移动基座（1）、混合搅拌装置固定架底座（2）、混合搅拌装置固定架（3）、混合罐（4）、混合搅拌电机（5）、柱塞泵（6）、布袋过滤器（7）、液体阀（8）、管路（9）、喷嘴固定平台（10）、喷嘴（11）、空气截止阀（12）、布袋过滤器固定装置（13）、布袋过滤器拉紧装置（14）、布袋过滤器固定支架（15），其中混合搅拌装置固定架（3）和布袋过滤器固定支架（15）相邻安装在移动基座（1）上，便于包覆颗粒制备装置的移动；混合罐（4）和混合搅拌电机（5）安装在混合搅拌装置固定架（3）上，用于炸药-铝粉悬浊液的均匀分散；柱塞泵（6）与混合罐（4）通过管路连接，用于炸药-铝粉悬浊液的输送；布袋过滤器（7）和喷嘴（11）安装在布袋过滤器固定支架（15）上；喷嘴（11）安装在喷嘴固定平台（10）上，用于炸药-铝粉悬浊液的喷雾；液体阀（8）和空气截止阀（12）分别与喷嘴（11）的两接口通过管路（9）连接在一起，用于控制炸药-铝粉悬浊液、空气的进样速率；布袋过滤器（7）通过布袋过滤器固定装置（13）和布袋过滤器拉紧装置（14）固定在布袋过滤器固定支架（15）上，用于收集喷雾得到的炸药包覆铝粉颗粒；喷头孔径为0.28mm，喷射角度为45°，喷射距离500mm时雾化覆盖直径为400mm。

2.根据权利要求1所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其特征在于：混合罐（4）容积为2L。

3.根据权利要求1所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其特征在于：布袋过滤器（7）的材质为聚四氟乙烯材质，容积为100L，直径为400mm，平均孔径为4μm。

说明书

技术领域

本发明涉及一种炸药包覆铝粉颗粒制备装置，适用于炸药包覆铝粉颗粒的制备。

技术背景

复合含能材料是现阶段炸药领域的研究热点，将两种或多种具有优异性能的含能材料进行复合，可得到它们的综合性能，甚至会得到与各个含能材料皆不同的功能。对于含铝炸药，单质炸药、铝粉为含铝炸药的重要组分，单质炸药与铝粉混合不均匀和接触不充分会影响含铝炸药的爆轰稳定性；单质炸药与铝粉的微观结合状态会影响铝粉的反应完全性、含铝的能量输出结构，单质炸药与铝粉的接触面积越大、结合的越紧密，铝粉的反应完全性越高，含铝炸药的能量水平也就越高。因此，合适的炸药与金属粉复配工艺对高质量的产品具有非常重要的影响。

现阶段单质炸药与铝粉的复合方式最常见的为机械混合工艺，即在添加溶剂的前提下通过捏合机对铝粉和单质炸药颗粒进行分散混合，进一步驱溶、烘干得到单质炸药/铝粉复合物。现阶段工艺存在以下问题：(1)难以达到微观的均匀分散；混合分散后炸药与铝粉仅仅是物理接触，接触面积小、结合强度低；(2)工艺仅能实现材料的混合，并不能发挥复合材料的优势，不能实现对铝粉反应性和复合材料感度的调节。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种炸药包覆铝粉颗粒制备装置，首先将炸药溶于有机溶剂，将炸药溶液和铝粉加入混合搅拌装置，搅拌形成铝粉在炸药溶液中均匀分散的悬浊液；通过空气调节阀调节压缩气体的压力，通过柱塞泵将悬浊液注入喷头；炸药-铝粉的悬浊液在气流作用下会形成喷雾，喷雾过程中有机溶剂挥发，炸药结晶形成晶体，晶体吸附包覆在铝粉颗粒表面，利用布袋过滤器对炸药包覆铝粉颗粒进行过滤、收集，得到半干的颗粒。将包覆颗粒在真空烘箱中烘干，则成为干燥的炸药包覆铝粉颗粒。

本发明所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其特征在于包括可移动基座1、混合搅拌装置固定架底座2、混合搅拌装置固定架3、混合罐4、混合搅拌电机5、柱塞泵6、布袋过滤器7、液体阀8、管路9、喷嘴固定平台10、喷嘴11、空气截止阀12、布袋过滤器固定装置13、布袋过滤器拉紧装置14、布袋过滤器固定支架15，其中混合搅拌装置固定架3和布袋过滤器固定支架15相邻安装在移动基座1上，便于包覆颗粒制备装置移动；混合罐4和混合搅拌电机5安装在混合搅拌装置固定架3上，用于炸药-铝粉悬浊液的均匀分散；柱塞泵6与混合罐4通过管路连接，用于炸药-铝粉悬浊液的输送；布袋过滤器7和喷嘴11安装在布袋过滤器固定支架15上；喷嘴11安装在喷嘴固定平台10上，用于炸药-铝粉悬浊液的喷雾；液体阀8和空气截止阀12分别与喷嘴11的两接口通过管路9连接在一起，用于控制炸药-铝粉悬浊液、空气的进样速率；布袋过滤器7通过布袋过滤器固定装置13和布袋过滤器拉紧装置14固定在布袋过滤器固定支架15上，用于收集喷雾得到的炸药包覆铝粉颗粒。

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置其特征在于：混合罐4容积为2L；

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置其特征在于：布袋过滤器7的材质为聚四氟乙烯材质，容积为100L，直径为400mm，平均孔径为4μm。

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置其关键部件为悬浊液喷嘴11。悬浊液喷嘴11的孔径大小、雾化角度、雾化形状、雾化范围决定了包覆效果的好坏。当炸药溶液和铝粉悬浊液从喷嘴11喷出后直接喷洒到布袋过滤器7上，布袋过滤器7的直径为400mm，喷嘴11距布袋过滤器7圆柱形截面底端约500mm，以此作为喷头选型的依据。喷头的类型包括空心锥形喷头、实心锥形喷头、扇形喷头、液柱形喷头等。空心锥形喷头雾化形状为空心圆环形，中心部位无法覆盖，实心锥形喷头形成的液滴颗粒较大，对于比表面积较大的片状铝粉的包覆效果差；液柱形喷头雾化效果好但雾化范围窄，扇形喷头可在整个扇形喷雾范围内形成均匀一致的分布，液滴颗粒适中，能在整个喷雾区域形成均匀的覆盖，在此确定选用扇形雾化喷头。不同喷射角度、孔径的喷头在相同压力下对相同距离喷射的雾化范围不同，雾化范围过大，相当一部分溶剂直接喷洒在容器内壁，会导致喷雾-空气边缘处与布袋过滤器接触压力较大，导致该处炸药-铝粉悬浊液浓度过大，炸药-铝粉颗粒之间发生粘接，导致炸药-铝粉颗粒不均匀；雾化范围过小，导致布袋过滤器喷雾处悬浊液浓度大，得到的炸药-铝粉颗粒粒度大，溶剂挥发慢，工艺时间延长。布袋过滤器7的直径为400mm，喷嘴11距布袋过滤器7圆柱形截面底端约500mm，选取多种不同喷射角度、孔径的喷头，在相同压力下对间距500mm时的雾化直径进行测量，雾化覆盖直径为400mm，覆盖范围最佳，确定喷头孔径为0.28mm，喷射角度为45°。

表1不同角度、孔径下的雾化覆盖范围

所述炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其关键工艺为在混合搅拌装置(1)的混合，布袋过滤器7内喷嘴11的喷雾、结晶，其中关键参数为球形化混合器1转速、喷嘴11的雾化压力。转速决定了炸药-铝粉悬浊液中铝粉的均匀分散以及产品的组分均匀性情况，在确定了溶剂喷头的孔径、雾化形状和雾化范围的条件下，雾化压力决定物料包覆效果的好坏。

将混合搅拌装置1的转速分别设定为100rpm，200rpm，300rpm，400rpm，500rpm，600rpm，观察得到样品在扫描电镜图像下的混合均匀情况，当转速达到300rpm后，再增大转速，混合均匀性基本不变，确定混合搅拌装置1的转速为300rpm。以丙酮溶剂为喷雾溶剂，分别设定喷嘴11的喷雾压力为0.3Mpa、0.4Mpa、0.5Mpa、0.6Mpa，当压力为0.4MPa时即可形成雾状液流，当压力达到0.5MPa时可以得到很好雾化效果的液流，结合考虑雾化效果和能耗、成本，确定雾化压力为0.5Mpa。

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其使用方法为：推动可移动基座1将设备置于防爆工房；将溶解后的炸药溶液和铝粉置于混合罐4，进行搅拌，混合搅拌电机5转速设置为300rpm；打开空气截止阀12，设置空气压力为0.5MPa；待压缩空气达到设定压力后，打开液体阀8和柱塞泵6；调节喷嘴11的角度，设置喷嘴11的角度为45°；待混合罐4的物料流完后，依次关闭柱塞泵6、液体阀8、空气截止阀12，布袋过滤器7过滤得到半干的炸药包覆铝粉颗粒，置于真空烘箱干燥，烘干8h得到成品。

采用本发明的炸药包覆铝粉颗粒制备装置制备的炸药-铝粉颗粒具有以下优点：(1)颗粒密实、堆积密度高。炸药包覆铝粉颗粒制备装置基于喷雾干燥的原理，制备的炸药晶体在喷雾过程中结晶在铝粉表面，减少炸药与铝粉之间的间隙，增加颗粒的密度度，制备得到的颗粒堆积密度高；(2)爆热高。炸药包覆铝粉颗粒制备装置通过炸药喷雾干燥结晶在铝粉表面，与物理混合的炸药-铝粉复合物相比，制备的炸药-铝粉颗粒组分间扩散距离低，单位体积内炸药/铝粉浓度显著提升，铝粉的反应速率和反应完全性会得到提高，形成的炸药-铝粉颗粒爆热高。(3)感度低。炸药包覆铝粉的颗粒制备装置在制备炸药-铝粉颗粒过程中，炸药晶体会发生溶解-重结晶现象，炸药晶体在重结晶和铝粉接触过程中会改善晶体品质，另外，形成的包覆颗粒多为铝粉镶嵌在炸药晶体表面的聚集体，在外界刺激条件下，首先发生响应的是铝粉，炸药-铝粉颗粒感度低于单质炸药。性能测试数据显示：本发明制备的奥克托今-铝粉颗粒较现有技术堆积密度提升19.46％，爆热提升6.50％，撞击感度、摩擦感度明显降低；本发明制备的黑索今-铝粉颗粒较现有技术堆积密度提升12.32％，爆热提升3.96％，撞击感度、摩擦感度明显降低。

附图说明

图1表示本发明的炸药包覆铝粉颗粒制备装置图，图1中：1、可移动基座；2、混合搅拌装置固定架底座；3、混合搅拌装置固定架；4、混合罐；5、混合搅拌电机；6、柱塞泵；7、布袋过滤器；8、液体阀；9、管路；10、喷嘴固定平台；11、喷嘴；12、空气截止阀；13、布袋过滤器固定装置；14、布袋过滤器拉紧装置；15、布袋过滤器固定支架。

图2表示本发明的炸药包覆铝粉颗粒制备装置中喷嘴示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。

炸药-铝粉颗粒的爆热测试实验按照所企标Q/AY 734—2016小药量含能化合物爆热测量—绝热法进行，测试方法如下：将被测含能化合物试样过筛处理，选择粒径小于60μm的试样，称量被测含能化合物试样3g～5g，精确至0.0001g，将准确称量的试样颗粒装入陶瓷管内，装填密度达到理论密度的(40～50)％；取长(100±2)mm的起爆丝，精确至1mm，将起爆丝从装填了试样的陶瓷管中心穿过，在陶瓷管两端留出基本相同长度的起爆丝，用铜箔胶带将陶瓷管两端口密封，用吊线将装填了试样的陶瓷管悬挂在爆热弹盖下方，距离弹盖(6～8)cm，将起爆丝两端分别与爆热弹盖下方的两个电极连接；将爆热弹盖与弹体用螺栓紧固，将真空泵与弹盖上的通气阀门连接，将爆热弹内抽真空，压力达到-0.095MPa以上，关闭通气阀门，将氮气与弹盖上的通气阀门连接，打开通气阀门，然后缓慢地向爆热弹内充入氮气至压力达到1.2MPa～1.4MPa，关闭通气阀门。检查爆热弹的密封性，将氮气放掉，再次将爆热弹内抽真空至压力达到-0.095MPa以上，关闭通气阀门；将爆热弹放入量热仪内桶中，接上点火导线，向内桶加入(24±1)℃的蒸馏水，质量为8.98kg，准确称量到50mg；盖好量热仪上盖，将内桶温度计和外桶温度计分别插入到量热仪的内桶和外桶中；接通量热仪电源，启动内桶搅拌和外桶循环泵，打开冷却水阀门，约1h后，启动自动跟踪温度控制仪，控制内桶水温和外桶水温之差，使量热仪内桶水温在15min内变化不大于0.003℃，外桶水温变化不大于0.02℃，记下内桶水温t0，然后点火；点火后，自动跟踪温度控制仪控制外桶水温度追踪内桶水温变化，当内桶水温再次达到15min内变化不大于0.003℃时，记下量热仪内桶的水温t1；关闭量热仪、自动跟踪温度控制仪，取出内桶温度计和外桶温度计，打开量热仪上盖，检测弹体是否漏气，如漏气则该次试验无效。对测试结果按照公式处理，每个试样平行测试两次爆热值，允许误差小于3％，以两次爆热的平均值作为被测试样的爆热值。可参考文献《炸药在等离子体起爆下的能量输出特性》(火炸药学报，第40卷第6期，2017)提及的试验方法。

下面结合具体实施例对本发明进一步详细说明。

实施例1

在本实施例中，用于包覆铝粉的单质炸药为奥克托今，平均粒度为120μm；铝粉的牌号为FLQT-4，炸药-铝粉颗粒由奥克托今、铝粉组成，奥克托今和铝粉的质量比为65:35，理论密度为2.12g·cm^-3。作为对比，现有技术采用机械混合分散技术，选用单质炸药、铝粉的规格配比不变。

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其特征在于包括可移动基座1、混合搅拌装置固定架底座2、混合搅拌装置固定架3、混合罐4、混合搅拌电机5、柱塞泵6、布袋过滤器7、液体阀8、管路9、喷嘴固定平台10、喷嘴11、空气截止阀12、布袋过滤器固定装置13、布袋过滤器拉紧装置14、布袋过滤器固定支架15，其中混合搅拌装置固定架3和布袋过滤器固定支架15相邻安装在移动基座1上，便于包覆颗粒制备装置移动；混合罐4和混合搅拌电机5安装在混合搅拌装置固定架3上，用于炸药-铝粉悬浊液的均匀分散；柱塞泵6与混合罐4通过管路连接，用于炸药-铝粉悬浊液的输送；布袋过滤器7和喷嘴11安装在布袋过滤器固定支架15上；喷嘴11安装在喷嘴固定平台10上，用于炸药-铝粉悬浊液的喷雾；液体阀8和空气截止阀12分别与喷嘴11的两接口通过管路9连接在一起，用于控制炸药-铝粉悬浊液、空气的进样速率；布袋过滤器7通过布袋过滤器固定装置13和布袋过滤器拉紧装置14固定在布袋过滤器固定支架15上，用于搜集喷雾得到的炸药包覆铝粉颗粒。

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置其特征在于：混合罐4容积为2L；

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置其特征在于：布袋过滤器7的材质为聚四氟乙烯材质，容积为100L，直径为400mm，平均孔径为4μm。

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置其关键部件为悬浊液喷嘴11。悬浊液喷嘴11的孔径大小、雾化角度、雾化形状、雾化范围决定了包覆效果的好坏。当炸药溶液和铝粉悬浊液从喷嘴11喷出后直接喷洒到布袋过滤器7上，布袋过滤器7的直径为400mm，喷嘴11距布袋过滤器7圆柱形截面底端约500mm，以此作为喷头选型的依据。喷头的类型包括空心锥形喷头、实心锥形喷头、扇形喷头、液柱形喷头等。空心锥形喷头雾化形状为空心圆环形，中心部位无法覆盖，实心锥形喷头形成的液滴颗粒较大，对于比表面积较大的片状铝粉的包覆效果差；液柱形喷头雾化效果好但雾化范围窄，扇形喷头可在整个扇形喷雾范围内形成均匀一致的分布，液滴颗粒适中，能在整个喷雾区域形成均匀的覆盖，在此确定选用扇形雾化喷头。不同喷射角度、孔径的喷头在相同压力下对相同距离喷射的雾化范围不同，雾化范围过大，相当一部分溶剂直接喷洒在容器内壁，会导致喷雾-空气边缘处与布袋过滤器接触压力较大，导致该处炸药-铝粉悬浊液浓度过大，炸药-铝粉颗粒之间发生粘接，导致炸药-铝粉颗粒不均匀；雾化范围过小，导致布袋过滤器喷雾处悬浊液浓度大，得到的炸药-铝粉颗粒粒度大，溶剂挥发慢，工艺时间延长。布袋过滤器7的直径为400mm，喷嘴11距布袋过滤器7圆柱形截面底端约500mm，选取多种不同喷射角度、孔径的喷头，在相同压力下对间距500mm时的雾化直径进行测量，雾化覆盖直径为400mm，覆盖范围最佳，确定喷头孔径为0.28mm，喷射角度为45°。

所述炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其关键工艺为在混合搅拌装置(1)的混合，布袋过滤器7内喷嘴11的喷雾、结晶，其中关键参数为球形化混合器1转速、喷嘴11的雾化压力。转速决定了炸药-铝粉悬浊液中铝粉的均匀分散以及产品的组分均匀性情况，在确定了溶剂喷头的孔径、雾化形状和雾化范围的条件下，雾化压力决定物料包覆效果的好坏。

将混合搅拌装置1的转速分别设定为100rpm，200rpm，300rpm，400rpm，500rpm，600rpm，观察得到样品在扫描电镜图像下的混合均匀情况，当转速达到300rpm后，再增大转速，混合均匀性基本不变，确定混合搅拌装置1的转速为300rpm。以丙酮溶剂为喷雾溶剂，分别设定喷嘴11的喷雾压力为0.3Mpa、0.4Mpa、0.5Mpa、0.6Mpa，当压力为0.4MPa时即可形成雾状液流，当压力达到0.5MPa时可以得到很好雾化效果的液流，结合考虑雾化效果和能耗、成本，确定雾化压力为0.5Mpa。

所述的炸药包覆铝粉颗粒制备装置，其使用方法为：推动可移动基座1将炸药包覆铝粉颗粒制备设备置于防爆工房；将325g奥克托今溶于600mL丙酮，溶解后的炸药溶液和175铝粉置于混合罐4，进行搅拌，混合搅拌电机5转速设置为300rpm；打开空气截止阀12，设置空气压力为0.5MPa；待压缩空气达到设定压力后，打开液体阀8和柱塞泵6；调节喷嘴11的角度，设置喷嘴11的角度为45°；待混合罐4的物料流完后，依次关闭柱塞泵6、液体阀8、空气截止阀12，布袋过滤器7过滤得到半干的炸药包覆铝粉颗粒，置于真空烘箱干燥，烘干8h得到成品。

性能测试数据显示：本实施例密度较现有技术堆积密度提升19.46％，爆热提升6.50％，撞击感度、摩擦感度明显降低。

实施例2

在本实施例中，用于包覆铝粉的单质炸药为黑索今，平均粒度为120μm；铝粉的牌号为FLQT-4，炸药-铝粉颗粒由黑索今、铝粉组成，黑索今和铝粉的质量比为65:35，理论密度为2.05g·cm^-3。制备步骤参照实施例1。作为对比，现有技术采用机械混合分散技术，选用单质炸药、铝粉的规格配比不变。

性能测试数据显示：本实施例密度较现有技术堆积密度提升12.32％，爆热提升3.96％，撞击感度、摩擦感度明显降低。

本发明性能测试

炸药的堆积密度根据GJB772A《标准容器法》法测试，爆热依据Q/AY 734—2016《小药量含能化合物爆热测量—绝热法》测试，摩擦感度根据GJB772A-97方法602.1爆炸概率法测试，撞击感度根据GJB772A-97方法601.1爆炸概率法测试。

测试结果见表1：

表1本发明技术与现有技术堆积密度、爆热和感度比较(g·cm^-3)

一种炸药包覆铝粉颗粒制备装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。