含能源废物的有益利用

本发明涉及能有益利用含有高能材料的废料、可用于爆炸剂配 方的工艺和组合物。

本发明包括一种可用于有益利用含有高能材料的废料的工艺。 使一种爆炸剂与预定量的颗粒状废料混合。这种混合是在该爆炸剂 呈相对流体状态时进行的。所得到的混合物构成一种适合用于爆炸 活动的改进爆炸剂。本发明进一步包括一种含有预定量颗粒状高能 材料的改进爆炸剂。这种高能材料与一种爆炸型爆炸剂形成掺合物。 预定量高能材料系指使该高能材料中的组分都能参与爆炸过程。

当今的环境废物流中，相当大一部分含有高能材料，这些高能材 料与其使之成为环境的负担，不如作为一种资源材料加以利用。目 前，采用填埋、焚烧、露天燃烧等办法来处置种类繁多的、属于废物类 或危险废物类的材料。然而，这种废物流中一大部分含有在性质上以 燃料或氧化剂为主的材料；或在一些情况下，这种材料已被设计得能 在各组分之间产生化学反应的论量平衡，例如固体火箭推进剂材料。 本发明旨在有益利用这样一些本来打算要焚烧、填埋或进行其它处 置的高能材料。这一目的基本上是用如下工艺实现的：使这种高能材 料的尺寸缩小成颗粒形式或其它适用形式，然后把这种高能材料掺 入商用爆炸剂中，从而产生一种改进爆炸剂。

已知的商用爆炸剂组合物为数众多，其制造和使用的方法也是 众所周知的。具体地说，本发明涉及这样一些已经在采煤、爆炸诱导 油流、自由岩面爆破、采矿等方面得到广泛应用并典型也呈浆状、水 凝胶和乳液形式的爆炸材料的改进。这些爆炸剂的特征是在整个装 药中化学反应都非常迅速，因为爆炸波以超过音速、典型地超过8000 英尺/秒的速度在装药中传播。例如，在一个采石场炮眼中，在横膨胀 发生之前，化学反应就已在该炮眼装药全过程中完成。这样的反应使 得在材料和劳力方面的投资能产生的有用功达到最大值，因为该材 料中的活泼组分全都反应完毕。

上述爆炸剂是半液体或柔软的，可以直接泵送到炮眼中，也可以 放置在管子或袋状容器中以利于放置在爆破位置。任何一种特定爆 炸剂的性能都取决于许多变量，如炮眼或管子的尺寸，限制程度，雷 管尺寸，温度，密度，组分的均匀性，爆破点的具体条件等，这些差异 在工业上是众所周知的。关于本发明，试验是按如下所述进行的，即 在保持其它变量恒定的情况下，重点检验装药直径、高能材料粒度与 数量、爆炸剂类型与温度对实现爆炸的影响。在以下实例中，所选用 的高能材料是剩余的固体火箭推进剂。

如以上所指出的，适合用于本发明的废料是废物流中含有性质 上属于“燃料”、性质上属于“氧化剂”或在某些材料如固体推进剂的 情况下燃料和氧化剂处于化学平衡这样一些材料的那一部分。这三 种类型的材料在此统称为“高能材料”，而且均可在炸药和爆炸剂领 域中得到应用。

在本文中，“燃料”和“氧化剂”这两个术语的意义如下所述：两种 化学元素或化合物之间发生氧化还原反应，生成一个化学键并释放 出热量和作为反应产物的不同元素或化合物。因此，“燃料”这一术语 适合于任何一种含有如下元素或化合物的材料：其原子或分子能与 氧化合，从而把电子送给氧而生成一个化学键并在此过程中释放热 量。反之“氧化剂”这一术语则适合于任何一种含有如下元素或化合 物的材料：其原子或分子能与氢化合，从而接受氢所给与的电子而生 成一个化学键并在此过程中释放热量。氧化剂不限于含氧物质，并包 括但不限于含氯和含氟的物质。

目前，有种类繁多的市售爆炸剂，由于其高速爆炸波，它们理想 地适合于和所述的高能材料结合。已经发现，把预定量高能材料掺入 易于得到的爆炸剂中，可用这样一种方式进行：使该爆炸剂的性能很 少或不发生恶化，且在某些情况下能使该爆炸剂对某些用途的性能 有所提高。

典型地说，一种爆炸剂的活泼组分能发生实际上完全的化学相 互作用，从而实现几乎最大可能的能量输出。在本发明的较好实施 中，高能材料是在爆炸剂制造的正常进程期间或在其使用之前的其 它合适时间掺入这样的爆炸剂中的。高能材料的数量及其形式要使 得最终产品能继续提供所有组分(包括原爆炸剂和所添加的废料中 所含高能材料两者的组分)的几乎全部化学相互作用。对于爆炸剂和 高能材料的每一种特定组合，建议采用一种在受控实验室条件下的 “试探法”，以期确定可有效用于该爆炸剂中的高能材料数量上限，其 添加形式(即颗粒形式或悬浮液、浆状物等)，颗粒度等。对于本发明 内容的应用，最容易理解的是涉及一种处于化学论量平衡的高能材 料，如固体火箭推进剂材料；这是固体火箭发动机生产工业正常加工 活动剩余的一种材料。当该高能材料在性质上属于“燃料”时，可能有 必要向该爆炸剂中引进预定数量的氧化剂材料，这既可以是新制造 高能材料在性质上属于“氧化剂”。

作为这类高能材料的一个实例，一种丰富的资源以过剩和过量 复合推进剂的形式存在，它们既来自固体火箭工业中正在进行的推 进剂加工，也是武器大批退役的需要。固体火箭工业目前产生且在可 预见的将来还要产生超过太空系统和国防系统火箭发动机所需数量 的复合固体推进剂。

每年数以百万磅计的废推进剂是由于各种加工、研究、开发和试 验作业产生的剩余材料的结果。例如，每批复合推进剂通常有数百磅 过量推进剂，以确保能完成一次发动机浇铸。偶尔X射线或其它测 试显示发现一个浇铸和固化的发动机部件有不可接受的空洞或缺 陷，就需要取出和处置该推进剂。此外，美国本土和海外大批武器储 备的退役，也将导致需要处置数以十亿磅计的推进剂材料。

复合推进剂材料之所以是一种独特资源，就在于其燃料成分和 氧化剂成分之间有化学论量平衡。用露天燃烧和焚烧法处置这样一 种有意义的资源不仅是浪费，而且由于增加了法规限制和控制，也将 越来越变得经济上不合算。

偶尔，固体火箭发动机制造工艺产生的剩余推进剂也会呈颗粒 状推进剂材料形式。例如，用车削内孔的办法给火箭发动机“卸料”， 以改变其性能和推力特征，从而产生推进剂材料碎屑或小颗粒。按照 本发明的精神，在很多情况下车削作业所产生的推进剂碎屑适合作 为一种高能材料，可在各种爆炸剂制造期间直接掺入其中。然而，在 多数情况下，火箭制造工艺产生的剩余推进剂将呈比较大块的推进 剂材料形式。对于要退役的大批库存弹药中的推进剂材料，情况同样 如此。因此，这样一些比较大块的推进剂必须使之尺寸变小，以便按 照本发明的精神加以利用。

为了按照本发明加以利用，要使该高能材料缩小到可用于与爆 炸剂掺合的预定尺寸，从而使高能材料颗粒中的有效能量大部分能 参与爆炸过程。本文中所使用的“颗粒”和“颗粒形式”这些术语，旨在 包括一切可使高能材料缩小到预期大小颗粒的方法的最终结果，而 不管其具体构型或者体积或形式的均匀性。所有体积缩小工艺如切 碎、研磨、剁碎、破碎等，都被认为是适合用于生产小块、片、立方体、 条等预期尺寸和形式的高能材料(如推进剂)的方法。由于这种材料 的高能性质，在这样的体积缩小活动中必须采取适当的预防措施。例 如，推进剂体积缩小可能需要在水下或在喷水或倾泻大量水的情况 下进行这种工艺。

1.3和1.1类复合推进剂占固体火箭发动机产量的一大半。尽 管1.1类推进剂可用作为实现本发明目的的高能材料形式，但本文 所列出的数据是用1.3类推进剂获得的。一般来说，工业界认为1.3 类推进剂是一种相对良性的材料，其理由是，在未加限制的条件下放 在一块该种材料上的雷管通常将使该块破碎，而推进剂小碎块只发 生少许或不发生燃烧。因此，本发明的意外结果之一是，通常认为相 对良性且不易于引爆的材料在按照本发明的办法掺入爆炸剂中时， 实际上变得能活泼地参与爆炸过程。

一种典型的1.3类复合推进剂包含66-72％(重量)过氯酸铵， 12-20％(重量)铝粉，4-6％(重量)液体聚合物，1-3％(重量)增塑 剂，大约1％(重量)弹道改进剂，和不到1％(重量)聚合物交联剂。一 些1.3类推进剂含有不同数量的燃速促进剂、能量增强剂、适用期延 长剂等，这些因素在评价切割的危险性时必须予以考虑，而且必须采 取适当的预防措施。在以下各试验批号中所使用的具体1.3类复合 推进剂包含大约73％(重量)过氯酸铵，大约15.10％(重量)铝粉，和 大约11.9％(重量)聚丁二烯粘合剂。这种复合推进剂在下文中将称 为“A型”(Formula A)推进剂。

在以下的所有实例中，推进剂颗粒均呈碎条形式，用于制作各批 试样。这种推进剂在市售粉碎机(Hobart制造公司，俄亥俄州特罗 伊)中用3/8英寸刀具以低速进行粉碎。在粉碎过程期间，用大量水 不断喷洒该推进剂，以避免可能着火。结果，由于这种安全预防措施， 向该推进剂组合物中添加了大约1-3％的水。在以下提到的头10 批试样中，推进剂颗粒呈碎条颗粒形式，典型地是1.5英寸长，0.25 英寸宽，0.03英寸厚。

三种不同的市售浆型爆炸剂按如下所述进行试验，其中两种是 水凝胶型、一种是乳液型爆炸剂。然而，也要理解地是，这些只是可以 与本发明相联系而加以利用的水凝胶型和乳液型爆炸剂的实例。

实例

胺基水凝胶浆状物

一种称为“600SLX”的适用胺基水凝胶浆状物材料是由浆状炸 药公司(美国俄克拉何马州俄克拉何马城)制造的，并用于第一个实 例。按照本发明制作的4批料列于以下表Ⅰ中，利用了上述粉碎的A 型推进剂以及构成600SLX水凝胶浆状爆炸剂的各组分。

                          表Ⅰ

                  胺基水凝胶浆状物配方 组分           #1批      #2批     #3批     #4批 水            12.2％    11.0％    9.8％    7.3％ 六亚甲基四胺   8.0       7.2      6.4      4.8 100％硝酸      3.5       3.2      2.8      2.1 硝酸铵        75.2      67.6      60.1     45.0 瓜耳胶        1.00       0.9      0.3      0.7 交联剂        0.1        0.1      0.1      0.1 A型粉碎推进剂   …              10.0      20.0     40.0

          100.0     100.0     100.0    100.0 混合物密度    1.11      1.15      1.15     1.15 (克/厘米3) 混合物pH      5.2       5.2       5.2      5.2

为了制备表Ⅰ中所列4个配方的4批试料，在装有加热夹套和 搅拌器的不锈钢釜中制作一种母液。把所需量的水加至釜中，启动搅 拌器，并向该釜中添加预期量的六亚甲基四胺(“hexamine”)。然后， 用硝酸把六亚甲基四胺溶液中和至pH为4.5～5.5范围。然后把初 始量的硝酸铵加至釜中的溶液中。加热，搅拌继续至硝酸铵溶解，把 溶液保持在120°F的温度。

制备好母液之后，称取适量母液至小型间歇式搅拌机中。然后把 表Ⅰ中特定批号所需硝酸铵的约3/4加至该搅拌机的溶液中。一旦 该硝酸铵均匀分布，就将凝胶剂预混并加至其余1/4硝酸铵中，然后 把这些加至该搅拌机中。然后，在凝胶剂之后数分钟添加粉碎的推进 剂，此后再添加交联剂。继续混合直至该批均匀，所有组分充分混合， 并得到预期密度。在仍然粘稠时，就把这种浆状物装进不同直径的纸 板管中，静置直至交联完成。

乙二醇基水凝胶浆状物

另一种已广泛应用的水凝胶型爆炸剂是乙二醇基的，用于第二 个实例。用这种水凝胶浆状物制成三批试料，用A型推进剂作为以 下表Ⅱ中所列的高能材料。

                表Ⅱ

      乙二醇基水凝胶浆状物配方 组分          #5批    #6批    #7批 水           10.0％   8.0％   6.0％ 乙二醇       12.0     9.6     7.2 硝酸铵       65.7     52.2    39.3 硝酸钠       10.0     8.0     6.0 瓜耳胶       1.2      1.0     0.8 交联剂       0.1      0.1     0.1 乙酸钠       0.9      0.7     0.5 乙酸         0.1      0.1     0.1 A型粉碎推进剂--       20.0    40.0

        100.0    100.0   100.0 混合物密度   1.16     1.14    1.16 (克/厘米3)  5.3      5.3     5.3 混合物pH

如同在第一个实例中一样，作为基准的第一批不含推进剂。如表 Ⅱ中所示，另两批含20％和40％(重量)A型粉碎高能材料。

混合步骤基本上同以上对胺基浆状物所述的一样。这三批的母 液由硝酸铵和硝酸钠盐的水溶液组成，添加乙酸钠和乙酸作为pH 缓冲。A型粉碎推进剂也是在临添加该交联剂至配方中之前添加的。 要说明的是，两个实例的密度和pH均未因添加粉碎推进剂材料而 受显著影响。

乳液型爆炸剂

选择美国俄克拉何马州俄克拉何马城Eldorado化学公司投放 市场的一种乳液作为试验乳液型爆炸剂的乳液材料。这三批试料中 有两批使用了同一种A型粉碎推进剂。以下表Ⅲ中列出了这三批乳 液材料的各自具体配方。

                   表Ⅲ

                乳液基配方 组分         #8批     #9批     #10批 水           17.0％   13.6％    10.2％ 硝酸铵       73.8     59.0      44.3 油和乳化剂   8.2      6.6       4.9 玻璃泡       1.0      0.8       0.6 A型粉碎推进剂 --      20.0      40.0

        100.0    100.0     100.0 混合物密度   1.25     1.32     1.35 (克/厘米3)

借助于先把已经制造好的半流体散装乳液添加到搅拌机中，然 后添加粉碎的推进剂、直接把推进剂掺入散装乳液材料中。搅拌混合 物，直至推进剂颗粒与乳液彻底混合。然后，把所形成的半流体材料 注入不同直径的圆柱形容器中，以备试验之用。

如同从以上实例中可以看到的，高能材料可以在固化过程之前 添加到要固化成最终产品的爆炸剂中。在一些爆炸剂中，较好是把高 能材料添加到硝酸铵或水等组分之一中，或添加到爆炸剂的前体组 分中。当爆炸剂不是固化的而是流体、半流体或有粘稠的稠度如乳液 浆状物时，高能材料可在其制造期间或之后某一适当时刻添加，此时 它处于一相对流体状态，从而使得高能材料能混合到爆炸剂中。

爆炸试验

敏感性试验(临界直径)

以上三个实例中所述的、盛放于圆柱形管中的推进剂与爆炸剂 的10个不同配方进行试验。对于敏感性试验，使用直径2～5英寸、 大约24英寸长的圆柱形管子。每根圆筒中的装药，无论直径大小，都 用一份一磅浇铸的助爆药引爆，把这些炸药放置在一个开放式爆炸 区表面，使之处于无限制状态。这些试验的结果列于以下表Ⅳ中，其 中所给出的数值是用英尺/秒表示爆炸速度(VOD)加或减300英尺 /秒。

                表Ⅳ

从表Ⅳ中要注意的是，对于胺基水凝胶来说，在装药直径为3 英寸或更大的情况下，推进剂含量增加一般对材料的敏感性产生很 小的影响。爆炸速度的一般趋势是随推进剂材料增加而略有降低。关 于70°F的2英寸装药，无推进剂的这一批不爆炸，而有10％或更多 颗粒状推进剂的则发生爆炸。这表明，颗粒形式的推进剂使2英寸装 药的这种胺基水凝胶的敏感性提高。

关于乙二醇基水凝胶，爆炸速度随70°F 4英寸直径装药中推 进剂的增加而略有降低，但在3英寸装药构型中则有所增加。乙二醇 基水凝胶的2英寸直径装药在所有情况下都不爆炸。在40°F无推进 剂的4英寸直径装药试验中，炸药不爆炸，但有20％和40％推进剂 的则发生爆炸。与这两种材料有关的试验数据表明，推进剂材料使敏 感性提高，而且显然会有如下有益效应：该材料有推进剂就产生爆 炸，无推进剂则不会爆炸。

关于乳液掺合物，增加推进剂的一般趋势是使所有装药直径的 爆炸速度都降低，且较小直径的装药降低最多。试验数据也表明，在 这种爆炸剂中，增加推进剂使敏感性降低。例如，有20％推进剂的 2.5英寸装药爆炸，而有40％推进剂的2.5英寸装药则不爆炸。

因此，对于某些爆炸剂来说，引进颗粒状推进剂可望提高该爆炸 剂的敏感性，而在其它情况下敏感性则会降低。此外，试验数据还表 明，爆炸速度在一些情况下显然随推进剂增加而降低，而在其它情况 下则随推进剂增加而提高。尽管以上实例说明这些配方可包括多达 40％颗粒状推进剂，但要理解的是，可向该爆炸剂中添加更高百分率 的推进剂，且仍然不会使爆炸过程不发生(即“失败”)。对于每一种特 定的爆炸剂来说，可向该爆炸剂中添加预定量的推进剂且爆炸仍会 发生。上述数据表明，推进剂引进量有一上限但无不限；即使是1％ 或更少的推进剂颗粒也会参与爆炸过程。

可以添加到任何一种特定爆炸剂中的相互混合推进剂数量的上 限，是指所述数量的进一步增加就会使该爆炸过程不发生的那一点。 这个上限可用如下方法确定：按照上述步骤，对一特定爆炸剂开展批 量试验，形成不同装药直径的试验矩阵。通过递增每一种粒度的推进 剂数量，可以确定每一种尺寸的爆炸剂可成功地接受的推进剂数量 的上限。同样，任何一种特定爆炸剂可接受的推进剂数量取决于推进 剂颗粒的大小和形状。本发明的这一方面将在以下同通过改变推进 剂颗粒大小配制的另外12批材料的试验数据联系起来讨论。

对比能量试验

除了如上所述的爆炸速度试验，也进行了水下能量试验，以获得 关于上述10批试样的对比能量数据。这10种配方，每一种都装入一 个6英寸直径的塑料容器中，装药长度约8英寸，重约4500克，因该 材料的密度而异。这些6英寸装药每一个都用一份一磅浇铸的助爆 药引爆。这些试验是按照如下文献中所要求的步骤进行的：水下爆炸 (Underwater Explosions),R.H.Cole著，普林斯顿大学出版社，美 国新泽西州普林斯顿大学(1948)。试验结果列于以下表Ⅴ中。

                        表Ⅴ

                    实测的水下能量 A．六亚甲基四胺基水凝胶 批号                1      2      3     4 ％推进剂            0      10     20    40 激波能(卡/克)       373    369    399   447 气泡能(卡/克)       414    434    469   525 综合能(卡/克)       787    803    868   972

B．乙二醇基水凝胶 批号           5     6      7 ％推进剂       0     20     40 激波能(卡/克)  290   369    420 气泡能(卡/克)  397   473    535 综合能(卡/克)  687   842    955

C．乳液掺合物 批号           8      9      10 ％推进剂       0      20     40 激波能(卡/克)  313    364    395 气泡能(卡/克)  342    379    452 综合能(卡/克)  655    743    847

为便于进行表Ⅴ数据的分析，把每一系列中未改进的爆炸剂 (0％推进剂混合物)的实测能量定为100，计算了相对水下能量值。 然后，把每一系列中其余推进剂配方的各自实测能量值表达为该特 定系列中未改进的爆炸剂实测能量的百分率。这些相对水下能量值 列于以下表Ⅵ中。

                          表Ⅵ

                      相对水下能量值 A．胺基水凝胶： 批号                1      2      3       4 推进剂              0    10％    20％    40％ 相对激波能(卡/克)  100    99     107     120 相对气泡能(卡/克)  100   105     113     127 相对总能量(卡/克)  100   102     110     124

B．乙二醇基水凝胶： 批号               5       6         7 推进剂             0       20％     40％ 相对激波能(卡/克)  100     127      145 相对气泡能(卡/克)  100     119      135 相对总能量(卡/克)  100     122      139

C．乳液掺合物： 批号                8      9      10 ％推进剂            0     20％    40％ 相对激波能(卡/克)  100    116     125 相对气泡能(卡/克)  100    111     133 相对总能量(卡/克)  100    114     129

表Ⅵ清楚地表明，在那些特定爆破作业需要最大总能量值的情 况下，掺入最大量推进剂颗粒会是有益的。如以上所指出的，特定推 进剂和特定爆炸剂的上限可以通过递增推进剂数量至爆炸不再发生 的那一点来确定。这就会变成关于一特定推进剂可掺入一特定爆炸 剂中的数量的上限。由于爆炸剂和含高能组分的废料如推进剂都有 许多品种，因而可以产生几乎无限数目的组合；类似于以上的批号试 验步骤也应与任何特定的组合联系起来进行。除了可以掺入一特定 爆炸剂中的高能材料的最大数量外，确定该高能材料颗粒的形状以 及最佳和最大尺寸也是重要的。

推进剂大小的影响

为了确定与上述水凝胶和上述乳液之一有关的推进剂大小的影 响，制作了12批样品，两类浆状爆炸剂各6批。对于这个试验矩阵， 以上所用的600SLX水凝胶添加了25％(重量)推进剂颗粒，而这种 颗粒有各种不同的体积大小。推进剂粉碎或切成以下表Ⅶ中所列 的6种不同尺寸的立方体，其范围是从薄至0.03英寸到1英寸立方 体。每个试验批号的样品都注入直径范围为2-4英寸的4个不同尺 寸圆柱形管子中。

类似地，用Eldorado化学公司乳液作为爆炸剂，引进25％(重 量)颗粒状推进剂，配制了6批试样。含有6种不同尺寸颗粒的6批 试样也进行混合并注入4种不同尺寸的圆筒中。以下表Ⅶ列出了 试验结果。

               表Ⅶ

              粒度对比

                批号

在所有12批中，都使用同以前各批试验一样的A型1.3类复合 推进剂。此外，每个试验都使用一个常用规格的雷管，构成一份一磅 重浇铸的助爆剂。水下能量试验包括把12种配方各自装入大约8英 寸长直径6英寸的塑料管中。表Ⅶ中所列数据表明，如同胺基水凝 胶水下试验所示，综合能一般倾向于在0.18＂×0.04＂×2.5＂碎块的 粒度达到峰值之后随粒度增大而下降。类似地，在无限制爆炸速度试 验中，4英寸直径构型的爆炸速度在同一粒度达到峰值，然后其余4 批随粒度增大而下降。关于乳液，水下试验的总综合能表明能量随推 进剂增加而增加的趋势。然而，爆炸速度试验表明，在小直径构型中， 较大的推进剂颗粒倾向于不发生爆炸。

上述表Ⅶ中的试验矩阵构成60个关于不同管径和粒度的单 独试验的结果。这个表指出了与选择要掺入爆炸剂中的高能材料的 最佳粒度有关的一般方法，以及用于确定在爆炸过程不发生之前可 以忍受的最大粒度的一般方法。例如，推进剂用量的上限和推进剂粒 度的上限可通过编制一个类似于表Ⅶ中所示的一个批试验矩阵来 确定。例如，如果有人对把一种特定推进剂掺入一种特定爆炸剂中感 兴趣并希望把该材料用于1种4英寸直径的炮眼中，就可以设计一 系列4英寸直径的爆炸速度试验和水下试验。

例如，推进剂型高能材料的一种方法就是要使用如表Ⅶ中所 示的各种推进剂粒度，并以5％的增量把推进剂用量从25％增加到 100％。因此，如果目标是要最大限度利用推进剂，则人们往往会致力 于该爆炸剂中的推进剂可接受性上限且仍能实现爆炸。另一方面，如 果目标是要获得最大综合能，则人们会设计一个水下试验的试验矩 阵，这会指出用以获得最大综合能的最佳推进剂量以及最佳推进剂 粒度。

因此，对于某一预定用途或目标的高能材料与爆炸剂的任何一 种特定组合，都有能产生预期效果的最佳粒度和最佳高能材料用量。 此外，对于高能材料和爆炸剂的每一种这样的特定组合，都可以确定 所述颗粒大小的上限，在此，粒度的任何进一步增大都将使爆炸过程 不发生。

在上述所有实例中，推进剂是借助于把该推进剂缩小成颗粒形 式而引进到该爆炸剂中的。要理解的是，也有其它方法可用于把推进 剂引进到爆炸剂中。例如，可以把比较大块的推进剂浸入水中，并借 助于适当的机械作用和掺合作用，可基本上还原至一浆状稠度。在这 种情况下，颗粒可能非常好地具有种类繁多的粒度，甚至有显微粒 度。固体高能材料可以用类似于推进剂的方法制成颗粒；当起始高能 材料已经呈粒状或颗粒形式时，可直接将其引进爆炸剂中。

因此，本文中所用的“颗粒”和“颗粒形式”这些术语，旨在包括用 这样一些替代方法制备用于引进到爆炸剂中的、含高能材料的废料 的产品。

上述具体实例具体地涉及化学论量平衡的高能材料。然而，如同 本文前面所提到的，特征上基本上属于“燃料”或其化学特征上属于 “氧化剂”的高能材料，也可以用类似或相似于以上所指推进剂材料 的方法加以处理。

燃料型废物流的一个实例是在制造固体火箭发动机的过程中沾 染了推进剂的布状材料。各种各样的布状材料如破布、手巾、手套等 用于加工步骤，最终同样必须加以处置；由于它们沾染了推进剂，所 以它们也属于炸药类，因而不能在填埋场加以处置。迄今为止，可用 于处置这种材料的唯一方法或者是焚烧或者是露天燃烧。

这一类推进剂沾染的布状材料可以借助于布和破布回收工业中 所使用的方法与设备加以切割和粉碎；然而，对于高度沾染的材料来 说，这种工艺需要远距离操纵，或者在水下进行，或者要倾注大量的 水。然后，把所得到的、切割或剁碎的、含有推进剂沾染的布料纤维， 以类似于以上对颗粒推进剂引进所指出的方法引进到爆炸剂中。当 以5％或以下的数量引进到爆炸剂中时，这些材料将参与爆炸期间 发生的化学反应，然而，在希望把更大百分率的这种材料引进到爆炸 剂中的情况下，应添加适量氧化剂，以确保所有组分实际上完全参与 反应过程。

在固体火箭发动机选择中，还产生了沾染固体推进剂材料的其 它各种废物，例如塑料、木制品、橡胶基材料等。这些材料也可以用类 似于以上对于推进剂沾染的布料所讨论的方法缩小尺寸。因此，固体 火箭发动机生产活动所产生的、实际上所有形式的各种废物，都能用 本发明的方法加以处置。

然而，在把任何一种推进剂或沾染推进剂的材料引进到爆炸剂 中之前，重要的是要知道所处置推进剂的配方，因为一些推进剂含有 铍等危险材料，它们会造成爆破区域的污染。在其它工业中，例如石 油精炼设施，破布、塑料、木质材料等也受到污染。目前，这些受污染 的材料必须在填埋场处置或加以焚烧；但这些材料同样可以按照以 上所述的本发明方法用于引进到爆炸剂中。

另一方面，也有各种工业企业如化肥生产厂，其中布料、塑料、木 材及其它材料受到性质上属于氧化剂的化学品污染，这些材料也可 以切割成颗粒形式或制成浆状物，并引进到爆炸剂中以期参与爆炸 过程。

以上所述要理解成只是含有高能材料的各种类型废料的实例， 种类繁多的废料适合于应用本发明的方法。在一些情况下，高能材料 的数量可能只占该废料比较小的一部分；而在其它材料中，废料则可 能是百分之百的高能材料，如废推进剂、废过氯酸铵或废铝粉(如，粒 度也可因预期用途而变)。

在以上实例中，推进剂被引进到水凝胶和乳液型爆炸剂中。然 而，呈不同形式如颗粒状的爆炸剂同样可以接纳均匀分布的推进剂 颗粒的引进。这种颗粒型爆炸剂的一种形式广泛应用于工业上，且称 为ANFO(硝酸铵和燃料油)。如表Ⅷ中所示的三批试验，是在其 中两批中分别使用20％和40％推进剂构成的，旨在获得这种材料组 合的试验数据。进行了类似于浆型爆炸剂的那些试验，试验数据也列 于表Ⅷ中。

                      表Ⅷ  

                    ANFO炸药配方 组分            #8批    #9批    #10批 ANFO(94/6)      100.0％ 80.0％  60.％ A型粉碎推进剂   0.0     20.0    40.0

            100.0   100.0   100.0 混合物密度      0.94    0.88    0.89 (克/厘米3)

无限制临界直径试验数据 温度      直径 70°F    5英寸  9,540   11,390  11,190

    4英寸   失败    9,520   9,030

实测水下能量 激波能(卡/克)   313     397     421 气泡能(卡/克)   489     537     580 综合能(卡/克)   802     934     1001

这些试验数据表明，在4英寸直径装药中，ANFO的敏感性提高 了；此外，如同在以上三种浆型爆炸剂中一样，总能或综合能随推进 剂含量增加而显著增大。

相信以上数据和试验实例为热悉炸药技术的人员提供了依据， 使之能把本发明所公开的原理应用于含高能材料的废料与爆炸剂 的、种类繁多的组合物和掺合物，以便借助于参与爆炸过程而有效利 用废物中高能材料的能量。因此，熟悉本门技术的人员要了解，以上 的说明涉及本发明的若干较好实施方案，还要了解，对本文所述基本 内容的广泛改变均属于以下权利要求书的范围。