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炸药爆破法作为破碎岩石、拆除建筑的主要手段在工程爆破领域内得到广泛应用,但是一般的工业炸药在爆破作业中会产生严重的爆破有害效应,其使用受到限制,不依靠炸药爆破的破岩方法为工程爆破研究开辟了新的途径。相比炸药爆破破岩法,不依靠炸药爆破的破岩方法更加安全环保,无抛掷飞石,产生的爆破振动与噪声更低,拓展了工程爆破技术的应用范围。本文主要研究破碎剂破岩法中可控破碎剂的热安全性,一般的可控破碎剂主要由金属氧化物或强氧化剂与金属还原剂配比而成,主要是利用反应产物迅速爆燃,放出大量的热,进而形成高温高压环境,从而使岩石破碎,不产生强冲击波,无抛掷飞石,近年来,研究工作者对破碎剂爆破法愈加关注,但是关于可控破碎剂的热分解实验研究至今仍然较少,可控破碎剂的热安全性评估也亟待研究。论文在分析影响可控破碎剂热安全性的主要因素的基础上,设计了三种不同配比(8:2、7:3、6:4)的可控破碎剂,并通过湿法制粒法制得样品,通过理论计算初步确定可控破碎剂的爆炸性能。理论分析表明三种配方中硝酸钾:铝粉=8:2配方的热安全性最好。为表征可控破碎剂发生燃烧、爆炸反应的可能性,对可控破碎剂进行了感度测试。实验结果表明:一般条件下,可控破碎剂在外界撞击、摩擦及热作用下一般不发生分解反应,相对比较钝感。这有利于破碎剂的生产、储存和使用。采用TGA/DSC3+同步热分析仪研究了可控破碎剂的热分解特征,基于热分析实验数据,随着铝粉含量的增加,可控破碎剂的热分解反应起始温度降低,危险性增大。采用Kissinger法和Ozawa法计算出三种可控破碎剂的活化能分别为124kJ·mol-1,135 kJ·mol-1,140kJ·mol-1和 127 kJ·mol-1,138kJ·mol-1,141 kJ·mol-1。采用NETZSCH软件通过非线性拟合法确定可控破碎剂的反应机理函数,其最概然机理函数的微分表达式为f(α)=1.9743(1-α)[-ln(1-α)]0.4935,反应模型为随机成核和随后生长模型(n=1.9743);并通过Friedman法验证了所求反应机理函数的可靠性。应用热分解曲线计算得到可控破碎剂的热爆炸临界温度,分别为532℃,559℃,578℃。实验结果表明可控破碎剂热分解温度较高,主要分解过程温度范围在600℃~800℃之间。采用理论预测、感度测试、热分解活化能、热起爆临界温度综合评估可控破碎剂的热安全性,结果表明三种可控破碎剂均具有较好的热安全性,其中3#样品热安全性最好。为系统评估烟火药剂的热安全性提供了指导依据,对可控破碎剂从理论转化为实际产品的应用过程具有参考价值。图[17]表[13]参[99]。