Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５０１ 现代矿业 Ｊａｎｕａｒｙ．２０１ １ Ｍ０ＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ 总第５０１期 ２０１１年１月第１期 炸药爆速直径效应的实验研究 肖定军 蒲传金李毅 （西南科技大学环境与资源学院） 摘 要：利用ＡＰＸ—ＲＳ数字式高速摄相机对在相同起爆能量条件下，不同直径药卷的爆轰过程 进行了拍摄，拍摄图片清晰地捕捉到了爆轰产物的径向膨胀过程。通过对拍摄图片的处理，计算出 了药卷爆速值，得出了该种炸药爆速直径效应规律。 关键词：爆速；直径效应；高速摄影 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ Ｓｐｅｅｄ Ｘｉａｏ Ｄｉｎｇｊｕｎ Ｐｕ Ｃｈｕａｎｊｉｎ Ｌｉ Ｙｉ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ Ｒｅｓｏｕｒｃｅ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ｏｆ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｄｉａｍｅｔｅｒ ａｔ ｓａｍｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｗａｓ ｓｈｏｔ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＡＰＸ—ＲＳ ｄｉｇｉｔａｌ ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｃａｍｅｒａ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｉｃｔｕｒｅ ｃｌｅａｒｌｙ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｒａｄｉａｌ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｖａｌｕｅ ｏｆ ｃａｒｔｒｉｄｇｅ ｅｘｐｌｏｓｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｕｌｅ ｏｆ ｄｉａｍｅ— ｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｅｘｐｌｏｓｉｖｅ ｓｐｅｅｄ ｗａｓ ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｐｉｔｃｕｒｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ ｖｅｌｏｃｉｔｙ；Ｄｉａｍｅｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ；Ｈｉｇｈ ｓｐｅｅｄ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ 炸药爆速是爆轰波的一个重要参数，是计算其 他爆轰参数的依据，反映了炸药爆轰的性能，研究爆 速对保证爆破效果，有效使用炸药具有重要的意 义 。爆速测试方法大致可分为三类：比较法，道 特里什法、电测法；微波法，探针示波法，恒流电阻链 和恒流电阻丝法；光学法，转镜照相，转鼓摄影，转象 管和光电示波法 。 笔者通过ＡＰＸ－ＲＳ数字式高速相机拍摄了不同 图１ ＡＰＸ—ＲＳ主机外观 直径药卷的爆轰情况，探讨了不同直径药卷的连续 爆速和平均爆速规律。 １ 不同直径药卷爆轰高速摄影试验 １．１ ＡＰＸ—ＲＳ高速摄影仪简介 ＡＰＸ—ＲＳ数字化高速系统主要由主机、控制计 算机、同步器、电源、控制器等部件组成。其主要的 技术特征是采用了高感光灵敏度、高分辨率传感器 技术，具有“重点关注区域”的功能 。 １．２试验设计 ＡＰＸ—ＲＳ型相机运用领先的ＣＭＯＳ传感器技 术，可以达到同类产品中领先的高感光度，拍摄速度 及分辨率高，在全画幅１ ０２４×１ ０２４的分辨率下能 够达到３ ０００幅／ｓ的拍摄速度，在１０ ０００幅／ｓ的拍 摄速度下可达到５１２ Ｘ５１２的分辨率，在降低分辨率 为了较好地观测到不同药卷直径的爆轰，选择 天气晴朗光线充足时，进行高速摄影拍摄。为了重 点关注药卷直径对爆轰速度的影响，固定药卷装药 密度为０．９ ｇ／ｃｍ ，药卷长度均为２０ ａｍ，药卷直径 分别为２２，２４，２８，３２，３５ ｍｍ，一端采用一颗８ 雷管 起爆，摄像机正对药卷进行拍摄，拍摄系统见图２。 的情况下拍摄速度最高可以达到２５０ ０００幅／ｓ；最 大内存可扩充至１６ ＧＢ；拍摄过程中可以实时观看， 也可外接监视器同步观看；最快１ ｓ的电子快门； 支持ＡＶＩ，ＪＰＥＧ，ＴＩＦＦ，ＢＭＰ等多种存储影像格式。 肖定军（１９８２一），男，助教，硕士研究生，６２１０１０四川省绵阳市。 ３０ 图２ 炸药直径效应高速摄影拍摄系统 肖定军蒲传金等：炸药爆速直径效应的实验研究 ２０１１年１月第１期 ２试验结果及分析 考虑雷管长度影响，取有效拍摄长度ｆ＝１５ ｅｍ， 图片拍摄幅数为ｎ＝５，爆轰速度 ＝３ ０００ ｍ／ｓ，则拍 摄频率为１０万幅／ｓ，图片分辨率采用２５６×３２。 ２．１．２高速摄影拍摄图片 ２．１爆轰过程的拍摄 ２．Ｉ．１相机布设及参数设置 （１）相机的布设。拍摄药卷爆轰时，相机的主 光轴与拍摄平面垂直，考虑到相机的安全和拍摄效 果，相机距拍摄面２０ １ＴＩ。 ＡＰＸ—ＲＳ数字化高速摄像机能方便快捷地拍摄 和处理各种高速过程，拍摄图片为数字图片能直接 （２）基本参数的设置。该相机可以对整个拍摄 导入计算机中进行处理，利用药卷爆轰时产生的强 光，该相机能够快速地捕捉到整个爆轰过程，本次实 过程进行实时监测，设在药卷爆轰速度为 有效拍 摄长度ｚ内，至少拍摄图片幅数为凡，高速摄相机拍 验拍摄图片见图３。 摄频率为．厂则 厂＝ ． （１） ■■ ４０ ｆｅ１直径３５ ｍｍ 图３不同直径药卷爆轰过程高速摄影图片 ３１ 总第５０１期 ２．１．３药卷爆速直径效应 现代矿业 ２０１１年１月第１期 轰速度逐渐增加，而在爆轰后期由于药卷即将消失 殆尽，未能为爆轰提供持续能力，此时爆速又有略微 下降的趋势。 炸药理想爆速主要决定于炸药密度、爆轰产物 组成和暴热。从理论上讲，仅当药柱为理想封闭，爆 轰产物不发生径向流动时，才能达到理想爆速。但 药柱不可能是理想封闭的，故实际爆速低于理想爆 速，并与药柱直径大小有关，见图４，明显出现了爆 轰产物的径向流动现象，从而产生了稀疏波对反应 区。的侵蚀，从而降低了药卷的爆轰速度，当药卷直 径降低到一定值后，甚至会中断爆轰。 图４典型爆轰产物的径向膨胀 与径向稀疏数波对反应区的干扰 ２．２爆轰速度的计算 实验拍摄到的图像均能反映拍摄物体的真实形 状，对于速度分析运算有重要作用。进行拍摄时选 用一定的幅频来拍摄，如果测量用的基准长度（即 拍摄目标长）为 ，设基准长度所占的像素长度为 ，则每个像素表示的长度即放大系数为： 卢＝ Ｌｏ． （２） 假设在 时间内，爆轰波在高速摄影图片中运 动了 ，运动相应距离所占像素为Ⅳ，则爆轰速度 表示为： Ａｘ， ＝——＝——，＝ △￡ ＝ △ 卢： １：一Ⅳｎ△ ’． Ｉ’Ｊ（３） ２．３不同直径药卷爆速变化规律 根据式（３），通过图像处理软件可以很方便地 计算出爆轰波的传播速度，不同药卷相邻图号间的 平均速度见表１。 表１ 高速摄影测试的炸药爆轰速度 按照表１数据绘出不同直径药卷的连续爆速曲 线和平均爆速随药卷直径变化曲线如图５、图６所 示。图５药卷在起爆初期由于爆轰并不稳定，反应 区受稀疏波的影响爆速均偏低，随着爆轰的稳定，爆 ３２ 距离／Ｃｍ 图５不同直径药卷连续爆速随起爆端距离变化 一——ｄ＝２２ １１１１１３．；口——ｄ＝２４ ｍｍ；△——ｄ＝２８ ｍｍ； ｖ——ｄ＝３２ ｍｍ：●——ｄ＝３５ ｍｍ 如图６所示，用相同的起爆能量，引爆不同直径 的药卷时，药卷的爆速和稳定传爆的情况有很大不 同。随着药卷直径的增大，平均爆速和爆炸稳定性 均有所提高，当药卷直径达到一定值时其平均爆速 不再增加。 药卷直径／ｍｍ 图６平均爆速随药卷直径变化 ３结论 （１）ＡＰＸ．ＲＳ相机能够方便快捷的拍摄出药卷 的爆轰过程，不同直径药卷连续爆速有着相同的变 化规律，说明实验方法的可行。 （２）随着距起爆端距离的增加，药卷连续爆速 逐渐增加最后略微下降。 （３）随着直径的增加，药卷的平均爆速呈对数 增加趋势，到其极限直径３２ ｍｍ时平均爆速不再增 加。 参考文献 ［１］ 刘 鹏，张怀智，曹宏安，等．影响工业炸药爆速的因素［Ｊ］．四 川兵工学报，２００９，３０（３）：１２４－１２７． ［２］ 王桂香，肖鹤鸣，居学海，等．含能材料的密度、爆速、爆压和静 电感度的理论研究［Ｊ］．化学学报，２００７，６５（６）：５１７－５２４． ［３］ 郭金波．理想混合炸药爆速的计算［Ｊ］．洛阳师范学院学报， ２００３，２２（２）：４１４４． ［４］ 杜明阳．导爆索法测定工业炸药爆速准确性的讨论［Ｊ］．爆破 器材，１９９８，２７（２）：７－９． ［５］徐森，唐双凌，刘大斌．用连续爆速法测定工业炸药爆速 ［Ｊ］．含能材料，２００９，１７（４）：４６７－４６９． Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．５０１ 现代矿业 总第５０１期 Ｍ０ＲＤＥＮ ＭＩＮＩＮＧ ２０１１年１月第ｌ期 某铀矿石微生物浸铀粒度试验 袁保华 孙占学 李学礼 翟东亮 （东华理工大学土木与环境工程学院） 摘 要：以某铀矿石为研究对象，对比了粒度为５．０～０．１ ｌｎｍ，１０～Ｏ．１ ｍｍ，１５～Ｏ．１ ｍｍ的铀 矿石在相同条件下的微生物浸铀效果。通过对比总浸出率、总酸耗、泥化与结垢等确定了理想的微 生物浸铀粒度。结果表明，３种试样均能取得９０％以上的浸出率，１０～０．１ ｍｍ试样经济技术指标 最优。 关键词：微生物浸铀；粒度；酸耗 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｏｎ Ａｎｉｍａｌｃｕｌｅ Ｌｅａｃｈｉｎｇ Ｕｒａｎｉｕｍ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｉｚｅ ｏｆ ａ Ｕｒａｎｉｕｍ ０ｒｅ Ｙｕａｎ Ｂａｏｈｕａ Ｓｕｎ Ｚｈａｎｘｕｅ Ｌｉ Ｘｕｅｌｉ Ｚｈａｉ Ｄｏｎｇｌｉａｎｇ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ ａ ｕｒａｎｉｕｍ ｏｒｅ ａｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｔａｒｇｅｔ，ａｎｉｍａｌｃｕｌｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｕｒａｎｉｕｍ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｕｒａｎｉｕｍ ｏｒｅ ｗｉｔｈ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ５．０～０．１ ｍｍ，１０～０．１ ｍｍ，１５～０．１ ｍｍ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｉ— ｄｅａｌ ａｎｉｍａｌｃｕｌｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｕｒａｎｉｕｍ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｗｅｒｅ ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ ａｆｔｅｒ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｇｅｎｅｒａｌ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ， ｇｅｎｅｒａｌ ａｃｉｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｓｌｕｄｇｉｎｇ ａｎｄ ｓｃａｌｉｎｇ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈｅｓｅ ｔｈｒｅｅ ｓａｍｐｌｅｓ ａｌｌ ｃｏｕｌｄ ｏｂｔａｉｎ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｒａｔｅ ｏｆ ｏｖｅｒ ９０％，ｅｃｏｎｏｍｉｃ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｉｎｄｅｘｅｓ ｏｆ ｓａｍｐｌｅ １０～０．１ Ｈｉｍ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｂｅｓｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ａｎｉｍａｌｃｕｌｅ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｕｒａｎｉｕｍ；Ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ；Ａｃｉｄ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ 、 随着近年生物冶金技术的迅猛发展，其在低品 １试验准备 位、复杂难选矿石处理方面所表现出的投资小、成本 １．１ 试验矿样 低、能耗少、工艺流程简单和对环境友好的特点越来 试验所用矿石经破碎筛分，配制成各粒级组成 越显现出来，也将使其成为２１世纪矿石资源处理的 见表１所示的３组矿样，制作ＺＬ１，ＺＬ２，ＺＬ３共３个 主要工艺技术，对提高矿石资源金属回收率、缩短浸 矿柱，每一矿样重约２５ ｋｇ；矿石化学全分析结果见 矿周期具有重要的现实意义 。 表２ 细菌堆浸工艺是从低品位铀矿石中回收铀的一 表１各试验柱矿石级配 种简便而又经济的工艺，已成为国内外铀矿石加工 的重要方法。它除了具有堆浸工艺的特点外，还具 有细菌浸出的优越性 ｊ。试验研究所用矿石采自 我国某硬岩型铀矿床，对三种不同粒度的矿石分别 进行了微生物浸铀试验，分析了试验过程中有关参 数的变化规律，通过对比总浸出率、总酸耗及泥化板 结等指标，确定了微生物浸铀适宜的矿石粒度。 ［６］赵根，王文辉．孔内炸药连续爆速测试新技术［Ｊ］．工程爆 （火工品与烟火），２０００（３）：１３—１６． 破，２００８，１４（３）：６３－６６． ［８ Ｊ Ｐｈｏｔｒｏｎ．ＦＡＳＴＣＡＭ－ＡＰＸ ＲＳ ｈａｒｄｗａｒｅ ｍａｎｕａｌ［Ｒ］．Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ， ［７］ 李明明，李国新．光纤在燃速及爆速测试中的应用［Ｊ］．火工品 ＵＳＡ：Ｐｈｏｔｒｏｎ，２００４． ［９］赵继波，文尚刚，谭多望，等．ＡＰＸ．ＲＳ相机在高速摄影中的应 科技部国际合作项目（２００８ＤＦＡ７１７６０）。 用［Ｊ］．爆炸与冲击，２００９，２９（１）：９０，９４． 袁保华（１９８６一），男，在读硕士研究生，３４４０００江西省抚州市。 （收稿日期２０１０—１０—２０） ３３
