硫化矿中的药包自爆

　　硫化矿床中的硫化物，在适当的温度和湿度条件下，会发生下面的氧化反应：
2FeS2+7O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4+613．8(cal)　　(5—1)
　　硫酸亚铁不稳定，进一步氧化成硫酸铁： 
12FeSO4+3O2+6H2O→4Fe(OH)3+4Fe2(SO4)3　　(5—2)
　　硫酸铁作为一种氧化剂又与黄铁矿作用：
FeS2+Fe2 (SO4)3+2H2O+3O2→3FeSO4+2H2SO4　　(5—3)
　　上述反应生成的硫酸与硝酸铵作用生成硝酸，硝酸与黄铁矿作用生成二氧化氮：
H2SO4+2NH4NO3=(NH4) 2SO4+2HNO3　　(5—4)
64HNO3+FeS2→2Fe2(SO4)3+2H2SO4+O2+64NO2+30H2O　　(5—5)
　　反应结果，使温度不断积累、升高，引起炸药燃烧，最终导致起爆器材(雷管)爆炸，并起爆未燃炸药。若炸药中没有起爆材料，有两种情况可能发生，一是炸药燃烧而不爆炸；二是燃烧区可能形成高温高压则转为爆炸。例如，1962年5月，安徽铜山铜矿在井下硫化矿床中进行大爆破时，药包中有电雷管，结果发生药包自爆事故，造成了数十万元的经济损失；又如1982年1月14日，湖南某矿在井下进行两排深孔爆破中，用装药器向炮孔中装填粉状2号岩石炸药，当日8时开始装药(导爆索装到孔底)，13时左右第一排炮孔突然爆炸，致使正在岗位上的6人遇难；江西某铜矿一次在含硫矿床中进行大爆破时，一个药室发生炸药自燃，使几吨炸药全部烧毁，但未发生爆炸。
　　硫化矿药包自爆的条件是：
　　(1)矿石氧化过程中产生的硫酸铁和硫酸亚铁离子量之和(Fe+2+Fe+3)在0．1％以上。没有这种物质，在30～70℃的温度下，炸药与硫化矿接触就不会加速温升，因而就没有发生自爆的可能。
　　(2)黄铁矿(FeS2)的含量在30％以上。
　　(3)矿石中含水量3％～14％。水分太少，前述化学反应不易形成；水分太高，会使炸药潮解而失去反应能力。
　　(4)矿石温度在30℃以上。化学放热反应的快慢与温度成正比，没有氧化的井下硫化矿石温度一般在24℃以下，不致于引起药包自爆。
　　(5)使用粉状硝铵类炸药，如使用铵梯炸药、铵油炸药、铵松(沥)蜡烽药等以硝酸铵为主的混合炸药时，与具有一定浓度(3N以上)的硫酸作用，能促使硝酸铵分解产生二氧化氮与大量生成热。一般，硫化矿中所具有的硫酸浓度不超过1～2N，硫化矿与硝酸铵是一种吸湿性很强的盐，它吸收矿石中硫酸的水分，起到浓缩硫酸的作用。
　　(6)炸药与硫化矿直接接触。一个矿井中的硫化矿石能否使硝铵类炸药发生自爆，这是随时都应注意观察和检测，并作出判断的。无论是在矿床开拓时或平时的生产爆破之前都应采取矿样进行分析。主要应取氧化后带灰黑色的粉矿。如果是深孔或浅孔爆破，应设法将孔底的矿样(粉矿)取出分析，最好对炮孔进行测温以后，选择温度较高的炮孔取样进行分析试验。总之，所取样品要具有代表性，不能各点平均处理。为了防止水分蒸发，样品应用密闭容器封装。
　　将所取的样品，进行黄铁矿、Fe+2、+Fe+3和水分含量分析，与上述条件对比，然后采取防自爆措施。
　　防止硫化矿床中药包自爆的措施有：
　　(1)首先检测矿石成分是否具备炸药自爆的条件，主要是检测前述炸药自爆条件中的四项，其中三个需要化验分析，比较繁琐。为了简便，可以先测量矿石温度(不能用矿石的表面温度代替)，若温度比一般矿井温度高或有怀凝时，再进一步进行其他条件的分析。
　　(2)不采用硝铵类粉状炸药，而采用抗水炸药，如胶质炸药、乳化炸药、水胶炸药等，这些炸药与硫化矿接触时不容易发生化学反应。
　　(3)不使炸药与硫化矿直接接触。硫化矿与粉状硝铵炸药(或铵油炸药)接触愈好，达到自爆所需的时间愈短。隔离的办法是加强和改善炸药包装，保证炸药不与矿石接触或炮孔灌浆降温。例如，铜官山露天矿在1963年7月的一次有自爆危险的深孔爆破中(孔温42℃，室内试验能自爆)，采用灌浆降温、牛皮纸包装、危险炮孔最后装药的办法，顺利地完成了爆破任务。又如1964年5月，铜山铜矿确定在有自爆危险的地点进行爆破，把硝铵炸药用石蜡牛皮纸及玻璃丝布包装，使之不与矿石接触，安全地进行了14t炸药的深孔爆破。
　　(4)快速装药，缩短装药时间，把有自爆危险的炮孔留在最后装药，并采用孔口起爆，把起爆时间赶在加速反应之前，减少自爆危险。
　　(5)研究使用硫化矿用安全炸药。这种炸药一是在硝酸基炸药中加入具有物理性覆盖隔离作用的添加剂，使炸药组分不能直接与硫化矿及其他活性物质接触，从而不会互相作用产生化学反应；二是在硝酸基炸药中加入对分解和自然反应具有化学抑制、中和或减慢作用的添加剂(采用溶渗、固态混合或化学吸附结合等方式)，从而保证炸药即使与活性物质接触或掺混也不起化学反应，这种炸药的热安定性一般大于硫化矿中高温炮孔温度。