乳化炸藥連續(xù)化生產技術探討

王明(包鋼白云鄂博鐵礦化工廠，內蒙古 包頭 014080)

0 引言

乳化炸藥和其他炸藥相比，具有原材料來源廣泛、防水能力強、爆炸威力大、爆炸反應完全等優(yōu)勢，而且爆炸之后對周圍環(huán)境造成的污染比較小。近年來，乳化炸藥的用量逐年增加，為我國社會經濟穩(wěn)健發(fā)展做出了重要貢獻。但乳化炸藥生產工藝復雜，影響因素眾多，在生產和管理中存在很多安全隱患，任何一個細節(jié)控制不當，都會影響生產的安全性。采用連續(xù)化生產技術可在保證生產效率的基礎上，提升生產的安全性?；诖?，開展乳化炸藥連續(xù)化生產技術的探討研究就顯得尤為必要。

1 乳化炸藥概述

乳化炸藥指的是一類用乳化技術制備的使氧化劑水溶液的微滴，均勻分散在含有分散氣泡或者空心玻璃微珠等多孔物質的油相連續(xù)介質中，從而形成一種油包水類型的乳膠狀含水工業(yè)炸藥，在我國發(fā)展起步比較晚，在上世紀70年代才發(fā)展起來，最開始的乳化炸藥是一種非雷管敏感炸藥，在引爆時需要通過繼爆藥或起爆藥進行引爆。隨著科學技術的發(fā)展，研究出了很多的乳化炸藥，不但具有雷管感度，而且還具有良好的抗水性，爆炸性能良好，安全性好，且生產成本低，是目前最具發(fā)展?jié)摿Φ恼ㄋ庮愋瓦@一。

2 影響乳化炸藥連續(xù)化生產的主要因素

乳化炸藥具有良好的工業(yè)和民用應用價值，有些生產企業(yè)為提升市場競爭力，保證乳化炸藥產品具有足夠的威力、較好的安全性和適宜的爆炸性能，在乳化炸藥配制時經常會加入一些固體組分，如石蠟、復合蠟等，采用較小的溶劑組分和較高粘度的乳化劑來進行生產乳化炸藥，使得乳膠基質的動力粘度比較高，乳化之后的冷卻、敏化、裝藥等工藝中，使得物料運輸、降溫難度增加，生產效率也隨之降低，是影響乳化炸藥連續(xù)化生產的主要因素[1]。

國外乳化炸藥生產中配方含水量非常大，通常在15%～20%之間，遠遠大于我國乳化炸藥配方的含水量。雖然含水量提升會降低乳化炸藥的雷管感度，但可通過加入適量氯酸鹽或改變水相溶液的酸度進行補償。乳化炸藥連續(xù)化生產中，為降低對乳膠基質的影響，可適當提升配方的含水量，并加入適量的氯酸鹽或改變水相溶液的酸度，在提升可泵性的基礎上，降低乳化器生產轉速，更好的保證生產安全，降低生產能耗。

3 乳化炸藥連續(xù)化生產控制系統設計

乳化炸藥連續(xù)化生產是一項非常復雜的工作，需要應用計算機控制系統進行分級控制，才能嚴格把控每個生產環(huán)節(jié)，降低生產安全隱患。需要控制系統具有較高的實時性、可靠性和傳輸性，可同時采集和控制大量的開關量、模擬量等?？刂萍売嬎銠C和監(jiān)控級計算機之間可通過RS411/RS232C轉換來實現。變送器和執(zhí)行機構需要安裝在生產現場，并通過通訊電纜和控制計算機相互連通，實現對乳化炸藥連續(xù)化生產的遠程監(jiān)控，達到“無人值班或者少人值班”的發(fā)展要求，從而最大限度上保證乳化炸藥生產的安全性。

在乳化炸藥連續(xù)化生產中，需要對硝酸銨等原材料的輸送量進行自動計量，可將稱重變送器安裝在水相溶化罐和油相溶化罐中，便于對原材料添加量進行實時稱量。當物料輸送質量達到規(guī)定的要求之后，自動停止送料。乳化炸藥連續(xù)化生產控制系統比較復雜，需要在水相、油相以及敏化劑的通道上分別安裝流量變送器和輸送泵，再通過計算機系統、變頻調速器等進行自動化調節(jié)控制。其中計算機用于調節(jié)和控制變送器和給定流量信號的大小，對調速器的運行頻率集中控制，實現對三路配料添加比例的嚴格控制。而在強冷器中加裝了一個溫度變送器，如果測量溫度過高，就自動啟動抽水泵進行冷卻處理，并用變頻調速器控制冷卻水的流量[2]。在油相溶化罐、水相溶化罐及油相儲罐和水相儲罐上安裝溫度變送器和預熱氣動閥，并和計算機控制系統進行連接，就能形成一個封閉的溫度調節(jié)控制系統，實現對乳化炸藥連續(xù)化生產溫度的實時控制。在每個物料罐中都安裝攪動泵，通過熱繼電器、接觸器、空氣開關等聯合作用，乳化炸藥連續(xù)化生產電機進行全面保護和控制，其中接觸器的吸合和釋放可通過計算機集中控制，從而實現對乳化炸藥連續(xù)化生產全過程自動化控制。

4 乳化炸藥連續(xù)化生產工藝分析

乳化炸藥連續(xù)化生產過程比較復雜，涉及到的內容也比較多，為保證生產質量和生產的安全性，需要加強對各道工序的嚴格控制，主要包括以下幾個方面：

(1)制乳連續(xù)化。在乳化炸藥連續(xù)化生產中油水相制備是核心工序，主要內容是對原材料的上料、計量等進行自動控制，同時可通過控制中心集中操控，實現遠程控制。將制備好的水、油相材料等先放入貯料罐中，在配料罐中繼續(xù)制備原材料，從而實現制乳連續(xù)化生產，為乳化炸藥連續(xù)化生產提供基礎[3]。為保證制乳連續(xù)化效率，可采用先進的靜態(tài)乳化器，以保證生產效率，實現產能可調可控。

(2)冷卻連續(xù)化也是乳化炸藥連續(xù)化生產的重要工序，其主要是通過螺桿泵來完成輸送，將乳膠基質連續(xù)不斷的輸送給連續(xù)冷卻機，實現連續(xù)冷卻出料。從連續(xù)乳化機生產出來的乳化基質無需重新設置生產工序和分配工人，可直接通過進料斗，送入螺桿泵中，同時還可以在此處提前預留一個物料觀察點，便于對乳化基質狀態(tài)的實時觀察。

(3)敏化連續(xù)化。實現乳化炸藥連續(xù)化生產的關鍵是將冷卻工序和敏化工序實現無縫對接，以提升生產的連續(xù)性和穩(wěn)定性。乳化炸藥生產中多采用化學敏化法，由于連續(xù)冷卻機冷卻后的乳膠基質需要送到連續(xù)敏化機中進行敏化處理，并將發(fā)泡劑也泵入敏化機中，再通過連續(xù)混合攪拌之后，落到輸送皮帶之上。如果必須采取物理敏化，則連續(xù)冷卻機中出來的乳膠基質可通過另外一個管道直接進入連續(xù)混拌機中和珍珠巖充分混合。如果采用了物理和化學復合敏化技術，則冷卻機出來乳化基質需要通過連續(xù)敏化機之后，再經過連續(xù)混拌機和珍珠巖充分混合。

(4)裝藥包裝連續(xù)化。在乳化炸藥連續(xù)化生產中化學敏化多采用快速發(fā)泡技術，經過快速發(fā)泡技術處理之后的乳化炸藥就無需再進行恒溫處理，可直接進行裝藥，實現了乳化制藥和裝藥的無縫對接及處理。乳化炸藥連續(xù)化生產中制藥工序和裝藥工序之間通常通過輸送帶來連接，再輸送帶上的藥體，可通過刮板向裝藥機中連續(xù)送藥，裝藥機的運行數據邏輯程序軟件多設置在主機PLC中央控制單元的CUP中[4]。在連續(xù)化生產中，通過控制單元，就可以使油缸活塞桿和執(zhí)行機構按照程序設計要求進行升、降、退、進、推、拉等操作，形成有序的自動化連續(xù)生產。

5 提升乳化炸藥連續(xù)化生產安全的措施

雖然乳化炸藥安全性比較高，但在生產過程中也存在一定的安全隱患，且連續(xù)化生產對安全管控的要求更高，為保證乳化炸藥連續(xù)化生產的安全性，要盡量降低乳膠基質在乳化溫度下的機械敏感度，具體而言，可從以下幾個方面同時入手：

5.1 選擇高性能的連續(xù)乳化設備

隨著科學技術的發(fā)展，乳化炸藥生產設備的種類越來越多，為生產的連續(xù)性、安全性、可靠性提出更好的安全保障。常用的連續(xù)乳化設備由膠體磨、靜態(tài)混合器、超聲波乳化器、均化器等?，F階段，在乳化炸藥連續(xù)化生產中應用最廣泛乳化設備是 敞開式攪拌靜態(tài)乳化系統是與敞開式的低剪切機械攪拌器結合，通過泵送經過一種精乳器(靜態(tài)混合器)組成的乳膠制備系統，可以制造出具有高穩(wěn)定性，納米級的油包水型乳化物。該乳化系統由粗乳器、基質輸送泵、精乳器、工藝管路及閥門組成，在粗乳器形成油包水的初乳液后，將初乳液泵入精乳器形成最終的乳膠基質。 該系統對螺桿泵設有超溫、超壓、介質斷流等一系列安全保護措施，粗乳器出料口設置了自動閥，與基質輸送泵形成連鎖保護，閥門未開啟時，基質輸送泵不能啟動，有效的防止了介質斷流、泵干轉運行。在基質輸送泵出口管路上設置有泄爆口，在壓力超過限定值時能自動泄爆。系統上安裝的兩套精乳器大小不同，可根據產能要求切換閥門，操作簡便。

敞開式攪拌靜態(tài)乳化系統既可適用于高溫型乳化炸藥的生產線和中、低溫型乳化炸藥生產線，又適用于現場混裝型乳膠基質地面站。應用敞開式攪拌靜態(tài)乳化系統乳化后無溫升，確保電能、機械能全部轉化成乳化能，從根本上消除了傳統定轉子式的機械轉動式乳化器所產生的熱積累帶來的不安全因素。

5.2 合理選擇冷卻方式

在乳化炸藥連續(xù)化生產中冷卻問題是限制生產水平提升的關鍵問題，主要原因是乳化炸藥連續(xù)化生產采用了先冷卻后裝藥的冷卻工藝，乳化基質冷卻難度大，雖然對此方面進行了很多研究和試驗論證，但取得效果還不夠理想?？山柚鷩獍l(fā)達國家乳化炸藥連續(xù)化生產工藝，采用乳膠基質高溫敏化和高溫裝藥的方法，將乳化炸藥裝入紙筒藥卷中，通過空氣進行冷卻。塑料包裝的乳化炸藥，可通過噴淋冷水的方法加快冷卻速度。

5.3 加大自動裝藥機應用推廣力度

就目前我國乳化炸藥連續(xù)化生產現狀而言，多數乳化炸藥生產企業(yè)選擇了半自動裝藥機，生產效率比較低，增加了工人的勞動強度，連續(xù)化生產效率較低，不利于乳化炸藥連續(xù)化生產工藝先進性的提升。為解決這一問題，需要加大自動裝藥機的應用力度，比如：水膠炸藥KP自動裝藥機就是比較先進的裝藥設備[6]。乳化炸藥在交聯遲滯劑的作用下，內粘度比較小，具有很強的流動性，直接采用KP自動裝藥機難度較大，需要進行適當的改進處理，以滿足連續(xù)化、自動化生產的需求。目前已經有一些企業(yè)開始對KP自動裝藥機進行升級改造，改造完成之后，必然會推動我國乳化炸藥連續(xù)化生產向前邁出巨大一步，甚至會一躍成為全球乳化炸藥生產強國。

5.4 加大微機控制技術的應用力度

在乳化炸藥連續(xù)化生產中，難度最大的環(huán)節(jié)是如何精確控制油相和水箱的加入量，目前多采用柱塞式計量泵進行定量分析，在計量泵的后端可安裝流量計，對添加量進行嚴格控制，但如果流量計發(fā)生故障，就會給乳化炸藥連續(xù)化生產造成嚴重后果。為解決這一問題，可加大自動化控制系統的應用力度，保證基質乳化質量。

6 結語

綜上所述，本文結合理論實踐，探討了乳化炸藥連續(xù)化生產技術，探討結果表明，連續(xù)化生產是乳化炸藥生產發(fā)生的主要趨勢，也是衡量我國工業(yè)炸藥發(fā)展水平的主要指標。經過多年的發(fā)展和研究，很多新技術、新設備、新工藝被廣泛應用在乳化炸藥生產中，為乳化炸藥連續(xù)化、自動化、智能化生產提供了新的技術支持，促使我國乳化炸藥生產事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展。