膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術(shù)研究

劉洋

摘要：相較于傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)而言，連續(xù)混藥技術(shù)在膨化硝銨炸藥生產(chǎn)中的應(yīng)用能夠大大提升生產(chǎn)效率，且生產(chǎn)工藝有著簡(jiǎn)便性的特點(diǎn)，極大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。文章從膨化硝銨炸藥生產(chǎn)概述入手，探討了錐形預(yù)混器和雙螺旋混合器的組成結(jié)構(gòu)和技術(shù)原理，旨在為膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：膨化硝銨炸藥；炸藥生產(chǎn)；連續(xù)混藥技術(shù)；錐形預(yù)混器；雙螺旋混合器 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TD560 文章編號(hào)：1009-2374（2016）21-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.008

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對(duì)膨化硝銨炸藥的使用是十分頻繁的，膨化硝銨炸藥有著經(jīng)濟(jì)性良好、性能高、環(huán)保性良好的特點(diǎn)。膨化硝銨炸藥是一種粉末狀的混合物，在生產(chǎn)的過程中需要對(duì)膨化硝銨進(jìn)行氧化，同時(shí)要通過木粉以及復(fù)合燃料油進(jìn)行還原。連續(xù)混藥技術(shù)對(duì)于膨化硝銨炸藥的連續(xù)生產(chǎn)有著重要的意義，基于以上內(nèi)容，本文簡(jiǎn)要探討了膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術(shù)。

1 膨化硝銨炸藥生產(chǎn)概述

膨化硝銨炸藥是一種成本較低、環(huán)保性良好的粉狀炸藥，屬于工業(yè)炸藥的一種，膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)以硝酸銨自敏化理論為基礎(chǔ)，其制造生產(chǎn)原理如下：采用復(fù)合表面活性劑以控制析晶工藝為基礎(chǔ)，制造出自敏化的膨化硝酸銨，將制造的膨化硝酸銨與液體燃料和固體燃料混合，就制成了膨化硝銨炸藥，其中液體燃料有著高熱值的特點(diǎn)，固體燃料有多孔纖維性特點(diǎn)。

膨化硝銨炸藥生產(chǎn)有效節(jié)約了原料成本，且在生產(chǎn)的過程中能耗較低，同時(shí)避免了TNT所帶來的環(huán)境污染問題，提升了炸藥生產(chǎn)的安全性。膨化硝銨炸藥在生產(chǎn)的過程中解決了硝酸銨吸濕和結(jié)塊的問題，生產(chǎn)流程相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)效率較高，給自動(dòng)化、連續(xù)性生產(chǎn)帶來了可能性。

連續(xù)混藥技術(shù)在膨化硝銨炸藥生產(chǎn)中的應(yīng)用能夠大大提升生產(chǎn)效率，且生產(chǎn)工藝有著簡(jiǎn)便性的特點(diǎn)，極大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。膨化硝銨炸藥連續(xù)混藥技術(shù)主要涉及到三個(gè)流程：（1）膨化硝銨的破碎步驟；（2）膨化硝酸銨與木粉和油相材料的定量預(yù)混和螺旋連續(xù)混制步驟；（3）晾藥的步驟，其中膨化硝酸銨與木粉和油相材料的預(yù)混和螺旋連續(xù)混制是核心。

2 錐形預(yù)混器技術(shù)

2.1 錐形預(yù)混器的組成分析

錐形預(yù)混器是膨化硝銨炸藥連續(xù)混藥技術(shù)中的重要工具，是膨化硝酸銨與木粉和油相材料定量預(yù)混過程中涉及到的關(guān)鍵器具。錐形預(yù)混器的構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，其主要構(gòu)件如下：（1）混合室：主要提供膨化硝酸銨與木粉和油相材料定量預(yù)混的場(chǎng)所，需要注意的是在混合室中還配置了密封裝置，以此來避免在預(yù)混過程中出現(xiàn)漏料的現(xiàn)象；（2）轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子的主要作用是將原料進(jìn)行攪拌混合；（3）螺旋：螺旋的主要功能是對(duì)膨化硝銨的容量進(jìn)行控制；（4）進(jìn)料口、出料口：主要作用是木粉進(jìn)料和木粉出料。在錐形預(yù)混器中，轉(zhuǎn)子和螺旋由一根軸統(tǒng)一進(jìn)行控制，根據(jù)混藥的稀疏要求需要成對(duì)反向地設(shè)計(jì)多組槳葉，通過支撐桿將槳葉按照特定的角度固定在軸上。

2.2 錐形預(yù)混器的運(yùn)作原理分析

在預(yù)混的過程中，槳葉會(huì)不斷地重復(fù)運(yùn)動(dòng)，以此來將三種主要物料充分混合，運(yùn)作過程中槳葉與物料充分接觸，會(huì)產(chǎn)生摩擦，在摩擦力的作用下物料會(huì)進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)和軸向運(yùn)動(dòng)，而圓臺(tái)形具也能夠促進(jìn)物料的縱向運(yùn)動(dòng)，具體來說，錐形預(yù)混器的運(yùn)作原理主要有以下三個(gè)方面：

2.2.1 擴(kuò)散物料混合技術(shù)。擴(kuò)散物料混合指的是物料之間局部位置出現(xiàn)的變換和混合，相鄰物料顆粒在槳葉的作用下會(huì)改變位置，這就能夠?qū)崿F(xiàn)不同物料的局部混合，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的物料混合，能夠保證物料混合的均勻性。在擴(kuò)散物料混合的過程中，離心力會(huì)發(fā)揮重要作用，物料在離心力作用下會(huì)被拋出，還會(huì)被槳葉碰回，在這個(gè)過程中物料的擴(kuò)散混合效果更為顯著。

2.2.2 循環(huán)圓周混合技術(shù)。在錐形預(yù)混器運(yùn)作的過程中，物料會(huì)在中心軸攪拌轉(zhuǎn)子的作用下進(jìn)行往返運(yùn)動(dòng)，中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，槳葉會(huì)接觸物料，對(duì)物料產(chǎn)生摩擦力，不斷帶動(dòng)物料進(jìn)行規(guī)律性的圓周運(yùn)動(dòng)。此外，物料在圓周運(yùn)動(dòng)中會(huì)受到離心力的作用，攪拌轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越快，物料受到的離心力就越大，在離心力的作用下，物料被中心軸甩出去，混合室有著封閉特性，甩出去的物料會(huì)與混合室四周進(jìn)行碰撞，之后彈回到中心軸附近，在中心軸離心力的作用下繼續(xù)進(jìn)行圓周運(yùn)動(dòng)，往復(fù)循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)膨化硝銨炸藥制造物料的充分混合。

2.2.3 物料剪切混合技術(shù)。上文中提到，物料在中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)和槳葉的帶動(dòng)下會(huì)作循環(huán)往復(fù)的圓周運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過程中，處于不同位置的物料其圓周運(yùn)動(dòng)速度有所不同，這就使得不同運(yùn)動(dòng)速度的物料會(huì)產(chǎn)生碰撞作用和摩擦作用，物料之間進(jìn)行滑移和剪切，這就是物料的剪切混合技術(shù)原理。在錐形預(yù)混器運(yùn)作的過程中，物料剪切混合會(huì)受到混合器轉(zhuǎn)速的影響，當(dāng)中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)越快的時(shí)候，物料受到的離心力越強(qiáng)，圓周運(yùn)動(dòng)的速度越快，物料之間的碰撞力和摩擦力越大，因此剪切效果越好。

3 雙螺旋混合器技術(shù)

3.1 雙螺旋混合器的結(jié)構(gòu)分析

相較于錐形預(yù)混器來說，雙螺旋混合器的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單一些，其主要由機(jī)體部分、轉(zhuǎn)子部分和傳動(dòng)部分組成，機(jī)體部分與轉(zhuǎn)子部分相連，轉(zhuǎn)子并排安裝在計(jì)提內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸和螺旋葉組成轉(zhuǎn)子，螺旋葉片的形式是復(fù)合型的，采用兩種葉面：一種是實(shí)體面型的葉面；一種是葉片面型的葉面。這種設(shè)計(jì)方式能夠有效提升膨化硝銨炸藥制造物料的混合效果。螺旋葉片上每隔一段距離就設(shè)置一個(gè)小口子，開口的后面就折成一個(gè)小葉片，其中口子的規(guī)格為4×4厘米，小葉片的規(guī)格也為4×4厘米，這種雙螺旋設(shè)計(jì)也能夠有效提升物料的混合效果。

3.2 雙螺旋混合器的運(yùn)作原理

在雙螺旋混合器運(yùn)作的過程中，螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，在螺旋葉片的作用下，物料會(huì)不斷推移輸送，物料自身有著一定的重量，同時(shí)雙螺旋混合器的機(jī)殼對(duì)物料有著一定的摩擦力，因此在運(yùn)作的過程中物料并不會(huì)隨著螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。上文中提到的小葉片隨著螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過程中對(duì)物料也會(huì)產(chǎn)生推動(dòng)作用，物料在雙向作用下會(huì)以軸線方向?yàn)橹行南騼蓚?cè)進(jìn)行擴(kuò)散，相較于普通螺旋來說，這種雙螺旋設(shè)計(jì)雖然降低了對(duì)物料的輸送能力，但大大提升了對(duì)物料的混合能力，使得雙螺旋混合器的混合效果大大增強(qiáng)，其具體的運(yùn)作原理如下：

3.2.1 對(duì)流混合技術(shù)。在雙螺旋混合器運(yùn)作的過程中，不僅混合機(jī)內(nèi)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，混合機(jī)外殼以及螺帶等內(nèi)部構(gòu)件也處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這就使得物料中的粒子群會(huì)進(jìn)行大幅度的位置移動(dòng)，從而形成循環(huán)往復(fù)的流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料的混合效果，這主要體現(xiàn)在軸向的對(duì)硫混合。具體來說，在螺旋葉片的作用下，物料會(huì)向前推移，而在展開葉片以及落選葉片缺口的作用下，物料又會(huì)向后移動(dòng)，這就形成了一種物料的對(duì)流，使得物料沿著軸向進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。但需要注意的是，只有一部分物料會(huì)在展開葉片和螺旋葉片缺口的作用下向后運(yùn)動(dòng)，因此總體上來看，向后運(yùn)動(dòng)的物料量要小于向前輸送的物料量，因此不會(huì)影響物料軸向的向前輸送，整體上還會(huì)形成一個(gè)向前的物料流。

3.2.2 剪切混合技術(shù)。相較于錐形預(yù)混器來說，雙螺旋混合器的剪切混合作用相對(duì)較小，剪切混合效果并不十分明顯。在雙螺旋混合器內(nèi)，螺旋葉片并不緊密的挨著機(jī)殼的內(nèi)壁和底面，會(huì)形成一定的間隙，這就會(huì)對(duì)物料凝聚團(tuán)形成一個(gè)擠壓力，在壓縮的作用下形成剪切效果，從而使物料凝聚團(tuán)破碎，實(shí)現(xiàn)混合。

3.2.3 擴(kuò)散混合技術(shù)。在雙螺旋混合器中的葉片是螺旋面，可以看成有許多個(gè)扇形單元組成了葉片的螺旋面，且這些扇形單元的方向并不一致，因此物料在不同方向扇形單元的作用下會(huì)產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)方向，從垂直于軸的平面上來看，物料呈現(xiàn)出散射狀態(tài)，在不同方向上產(chǎn)生許多的物料流，這就實(shí)現(xiàn)了物料的擴(kuò)散混合，物料在小葉片的作用下會(huì)沿著缺口的方向向前或者向后運(yùn)動(dòng)，這就對(duì)物流形成了擠壓力，物料在擠壓力作用下實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散，許多物料顆粒被拋起來，攪拌轉(zhuǎn)子的速度越大，半徑越大，這種擴(kuò)散效果越明顯，物料顆粒的拋起高度越高，在拋起的過程中，物料顆粒不會(huì)再受到相鄰顆粒的擠壓，物料的運(yùn)動(dòng)更加自由，物料顆粒之間的位置出現(xiàn)了自由的變換，從而實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散混合。

在擴(kuò)散混合的過程中，越靠近雙螺旋混合器中線，這種擴(kuò)散混合效果越顯著。雙螺旋混合器中有兩個(gè)轉(zhuǎn)子，在運(yùn)作過程中，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，且在機(jī)體中的一個(gè)葉片上存在運(yùn)動(dòng)重疊，越靠近中心線的物料受到槳葉的作用越明顯，運(yùn)動(dòng)更加強(qiáng)烈，物料在螺旋頁面以及展開小葉片的作用下會(huì)離開葉片，在離開葉片的瞬間，物料受到慣性的作用會(huì)自由的散落，不同物料之間會(huì)形成隨機(jī)的碰撞和摩擦，從而形成一個(gè)流態(tài)化區(qū)域。在流態(tài)化區(qū)域中，物料的運(yùn)動(dòng)是自由的，物料顆粒不再受到其他顆粒的擠壓和束縛，且失去機(jī)械支撐，因此所有的物料顆粒都呈現(xiàn)自由運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，在運(yùn)動(dòng)的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)與其他物料顆粒充分的擴(kuò)散混合。在流態(tài)化區(qū)域中，摩擦力相對(duì)較小，且混合作用面相對(duì)平和，并沒有強(qiáng)烈的作用力會(huì)使物料進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)，因此混合后的物料不會(huì)出現(xiàn)離析的情況。在流態(tài)化區(qū)域中，物料的這種擴(kuò)散混合狀態(tài)相當(dāng)于液體分子擴(kuò)散，在擴(kuò)散的過程中呈現(xiàn)出無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，在離開葉片的一瞬間，物料處于失重狀態(tài)，受到慣性作用，因此擴(kuò)散混合也稱為瞬間失重混合。

4 結(jié)語

綜上所述，連續(xù)混藥技術(shù)在膨化硝銨炸藥生產(chǎn)中的應(yīng)用能夠大大提升生產(chǎn)效率，且生產(chǎn)工藝有著簡(jiǎn)便性的特點(diǎn)，極大地降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術(shù)主要由錐形預(yù)混器和雙螺旋混合器來實(shí)現(xiàn)。本文簡(jiǎn)要分析了錐形預(yù)混器和雙螺旋混合器的結(jié)構(gòu)組成，探討了二者的運(yùn)行原理，旨在為膨化硝銨炸藥的連續(xù)混藥生產(chǎn)實(shí)踐提供參考。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）