液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝及設(shè)備

高潮，劉勛文，何文，鄧紅峰，劉曉虎(新疆天河化工有限公司，新疆 庫車 842000)

1 液混式膨化硝銨炸藥工藝簡述

液混式膨化硝銨炸藥工藝是目前炸藥生產(chǎn)領(lǐng)域比較先進(jìn)的工藝，其主要的生產(chǎn)機(jī)理為：氧化劑硝酸銨與可燃劑復(fù)合油相經(jīng)溶解過濾后，在機(jī)械師混合器的作用下，進(jìn)行充分混合，達(dá)到液態(tài)混合狀態(tài)。再將氧化劑硝酸銨與可燃劑復(fù)合油相形成的乳濁液，再采用真空干燥工藝膨化結(jié)晶、去水，形成再制品膨化硝酸銨。和早期炸藥生產(chǎn)工藝相比，液混式膨化硝銨炸藥工藝節(jié)省了很多工序，而且大幅度特色提升了硝酸銨和油相材料混合的均勻性。最后通過機(jī)械設(shè)備混合、擠壓、冷卻再加入適量的木粉，就能得到高性能的液混式膨化硝銨炸藥。

2 液混式膨化硝銨炸藥工藝的技術(shù)特點(diǎn)

液混式膨化硝銨炸藥工藝和早起炸藥生產(chǎn)工藝相比，具有非常顯著的技術(shù)特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在：

第一，在液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)中，使用了自動(dòng)化、連續(xù)化進(jìn)料、結(jié)晶、出料，單套結(jié)晶機(jī)產(chǎn)能可達(dá)3.0 t/h，懸掛輸送、自動(dòng)包裝和機(jī)器人裝車，同時(shí)充分保證了制藥工房定量小于1.5 t，裝藥包裝工房定量小于1 t，配合自動(dòng)化全線控制，生產(chǎn)線已達(dá)到民爆行業(yè)技術(shù)指導(dǎo)意見三期目標(biāo)的相關(guān)要求。

第二，自主創(chuàng)新研發(fā)設(shè)計(jì)制作的50～120 m3液態(tài)硝酸銨儲存罐具備自動(dòng)溫控，內(nèi)循環(huán)混合系統(tǒng)、液位監(jiān)控、溫度監(jiān)控聯(lián)鎖和消防雨淋安全聯(lián)鎖安全系統(tǒng)，在公司生產(chǎn)線已經(jīng)成功應(yīng)用10年，進(jìn)一步減少作業(yè)人員。

第三，氧化劑硝酸銨、可燃劑油相與膨化劑通過液液相混合，所得炸藥的爆炸性能及抗水性能明顯提高。采用真空干燥結(jié)晶工藝，配合出料螺旋主動(dòng)式出料采用上下料倉串接，實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料，小批量間斷出料，延長了單位體積物料的干燥時(shí)間，確保了炸藥中的水分含量低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，出料過程順暢可靠，后續(xù)物料定量穩(wěn)定。

第四，生產(chǎn)方式簡單，所需工房面積小，制藥過程實(shí)現(xiàn)無人操作，適合于自動(dòng)化和連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。工藝設(shè)備簡單，從設(shè)備設(shè)計(jì)定型、選材中做到了生產(chǎn)過程中無強(qiáng)烈的沖擊和摩擦，關(guān)鍵設(shè)備低轉(zhuǎn)速、低壓力、低功率，完善的溫度、壓力、電機(jī)保護(hù)、斷流等安全監(jiān)控設(shè)施，確保生產(chǎn)過程的安全性。

第五，創(chuàng)新設(shè)計(jì)冷凝器、冷凝廢水可循環(huán)利用，基本杜絕了結(jié)晶廢水的排放，具有顯著的環(huán)保和社會效益。生產(chǎn)工藝簡單，電腦工藝操作界面簡潔，具備完善的全線聯(lián)鎖聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)，配合全線視頻監(jiān)控，確保了生產(chǎn)的安全。

3 液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝

3.1 配料

配料是液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝的第一步，配料是否科學(xué)合理，直接關(guān)系到到整個(gè)液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的質(zhì)量和安全性。在 液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)中，配料主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面，其一水相配料，其二是油相配料[1]。

在水相配料中，需要用到原材料包括硝酸銨溶液、固態(tài)硝酸銨、擴(kuò)散劑等。為保證各項(xiàng)原材料的質(zhì)量達(dá)到液混式膨化硝銨炸藥工藝的要求，要嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量。比如：硝酸銨溶液生產(chǎn)線采用外購液態(tài)硝酸銨，直接儲存在液態(tài)硝酸銨儲存罐中，根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)放到水相罐中備用。固態(tài)硝酸銨備用，調(diào)整水相密度，水相暫存罐硝酸銨溶液密度符合要求后，加入擴(kuò)散劑，水相配制完畢。具體的水相配料工藝參數(shù)為：硝酸銨溶液儲罐溶液溫度： 115～130 ℃；濃度：92%～94%；硝酸銨溶液暫存罐濃度：92%～94%；硝酸銨溶液暫存罐溫度：120～130 ℃；密度：1.415～1.425 g/cm3。

在油相配料中，需要用到的原材料包括：一體化油相、專用脂和膨化劑。為保證各項(xiàng)材料性能和指標(biāo)都符合液混式膨化硝銨炸藥工藝的要求，油相根據(jù)配方要求購買原材料進(jìn)行自行配制或采購一體化油相，溶解備用[2]。具體的油相配料參數(shù)為：油相熔化罐溫度：85～105 ℃；密度： 0.83～0.86 g/cm3；重量：≤900 kg；油相暫存罐溫度：75～95 ℃；重量：≤450 kg。

3.2 制藥

制藥是液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝的核心環(huán)節(jié)。制藥的質(zhì)量直接關(guān)系到炸藥的總體質(zhì)量，因此在具體施工中，必須結(jié)合液混式膨化硝銨炸藥工藝的實(shí)際要求，進(jìn)行制藥操作，為保證制藥的質(zhì)量，可從以下四個(gè)方面同時(shí)入手：

第一，水相、油相混合、泵送。混合器由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、罐體、攪拌裝置和保溫裝置等四個(gè)部分組成，采用敞開、立式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水、油相按一定比例從混合器進(jìn)口連續(xù)進(jìn)入混合器后，通過攪拌漿的機(jī)械攪拌、剪切和混合作用，對水相、油相進(jìn)行均勻混合，制得一種乳濁液，經(jīng)出料口自流至螺桿泵接料漏斗，再通過螺桿泵送至結(jié)晶機(jī)結(jié)晶。

第二，結(jié)晶。膨化結(jié)晶機(jī)由罐體、結(jié)晶盤、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、出料螺旋系統(tǒng)、真空系統(tǒng)及下料倉裝置六部分組成[3]采用立式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。水油相混合物料經(jīng)螺桿泵輸送至罐體，經(jīng)出料口產(chǎn)生細(xì)流均勻噴灑于膨化結(jié)晶機(jī)結(jié)晶盤上，在一定的真空條件下瞬間膨化結(jié)晶形成均勻、細(xì)小、松散的膨化硝銨炸藥制品。瞬間膨化結(jié)晶的膨化炸藥制品隨結(jié)晶盤旋轉(zhuǎn)一周充分排水結(jié)晶，再經(jīng)出料螺旋輸送并落入下料倉，通過上下料倉交替在自重的作用下完成出料，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)結(jié)晶及出料。

第三，半成品的輸送冷卻、添加木粉。結(jié)晶膨化后經(jīng)結(jié)晶機(jī)出料螺旋、大、小真空出料倉、出料上、下平螺旋、出料斜螺旋(螺旋通水冷卻藥溫、木粉經(jīng)干燥、定量后加入)、分料螺旋、料倉(懸掛輸送系統(tǒng))到裝藥包裝工房[4]。

第四，嚴(yán)格把控液混式膨化硝銨炸藥工藝中制藥的工藝參數(shù)，主要包括以下參數(shù)：(1)水相泵輸出壓力：≤ 0.6 MPa；油相泵輸出壓力：≤0.25 MPa；(2)混合器軸位移：≤500 μm；溫度：≤133 ℃；(3)螺桿泵壓力：≤0.4 MPa；溫度：≤133 ℃；空載：≤0.05 MPa；(4)膨化結(jié)晶機(jī)膨化溫度：≤95 ℃；冷凝器溫度：≤100 ℃；(5)膨化結(jié)晶機(jī)正常結(jié)晶真空度不得低于-0.090 MPa，瞬間不得低于-0.088 MPa；各上料倉進(jìn)料交替時(shí)間不得超過1 min；(6)木粉定量輸送螺旋木粉溫度：≤80 ℃；水分：≤2%；應(yīng)確保單罐進(jìn)料水相流量：≥1 022 kg/h，≤3 067 kg/h；(7)干燥輸送螺旋蒸汽壓力：0.15～0.40 MPa；(8)無木粉膨化半成品藥水分：0.10%～0.12%；(9)有木粉膨化半成品藥密度：0.45～0.65 g/cm3；水分：≤0.18%；(10)密度： 0.4～0.6 g/cm3；(11)懸掛輸送系統(tǒng)每斗接料：≤500 kg。

3.3 自動(dòng)控制及全線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

自動(dòng)控制及全線視頻監(jiān)控系統(tǒng)是液混式膨化硝銨炸藥工藝和其他區(qū)別的主要系統(tǒng)，自動(dòng)控制及全線視頻監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)σ夯焓脚蚧蹁@炸藥生產(chǎn)全過程進(jìn)行全面系統(tǒng)地監(jiān)控，嚴(yán)格把控每到生產(chǎn)工藝的數(shù)據(jù)和指標(biāo)。并將采集得到數(shù)據(jù)技術(shù)傳輸給控制中心，液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)管理無需達(dá)到生產(chǎn)車間現(xiàn)場，只需要坐在辦公室中，就能掌握液混式膨化硝銨炸藥的各項(xiàng)參數(shù)和各項(xiàng)設(shè)備運(yùn)行的真實(shí)性。如果運(yùn)行數(shù)據(jù)或者設(shè)備參數(shù)超過了液混式膨化硝銨炸藥設(shè)計(jì)允許范圍，會自動(dòng)發(fā)出報(bào)警，提醒相關(guān)人員及時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)了對整個(gè)液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝的智能化控制和監(jiān)控[5]。通過自動(dòng)化控制系統(tǒng)對膨混生產(chǎn)全過程實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制、在線修改功能，可根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)節(jié)產(chǎn)能，具有查詢、存儲、統(tǒng)計(jì)、打印、操作授權(quán)等功能，對生產(chǎn)過程中的流量、溫度、真空度、電機(jī)電流、泵送壓力等參數(shù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)控，并設(shè)置了可靠的溫度、壓力、電機(jī)保護(hù)、消防等安全聯(lián)鎖設(shè)施。生產(chǎn)現(xiàn)場自動(dòng)控制系統(tǒng)配合全線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，確保了生產(chǎn)現(xiàn)場更加安全。

3.4 裝藥包裝、成品裝車

裝藥保證和成品裝車是液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)工藝的最后一道工序，也是控制生產(chǎn)質(zhì)量的主要環(huán)節(jié)。當(dāng)液混式膨化硝銨炸藥裝藥結(jié)束之后，通過回轉(zhuǎn)螺旋裝置進(jìn)行篩藥，并進(jìn)行降溫冷卻處理。冷卻之后，再利用自動(dòng)裝藥系統(tǒng)，如：送袋機(jī)、裝袋機(jī)、縫袋機(jī)等進(jìn)行自動(dòng)化裝藥包裝。裝藥包裝結(jié)束之后，再通過皮帶輸送機(jī)組，將液混式膨化硝銨炸藥運(yùn)輸?shù)匠善穾熘袝簳r(shí)存放，在成品庫中通過智能化機(jī)器人完成裝車后運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢眠M(jìn)行使用[6]。在裝藥包裝和成品裝車中，也要控制好相關(guān)的工藝參數(shù)，如：裝藥的溫度不能超過55 ℃，大包裝藥機(jī)的裝藥壓力要控制在0.45～0.6 MPa之間，大包藥水分需要控制在0.22%以下，其密度要控制在0.5～0.7 g/cm3之間。

4 結(jié)語

綜上所述，本文采用理論結(jié)合實(shí)踐的方法，分析了液混式膨化硝銨炸藥工藝設(shè)備的炸藥生產(chǎn)工藝。分析結(jié)果表明，液混式膨化硝銨炸藥工藝設(shè)備是一種比較先進(jìn)的炸藥生產(chǎn)工藝和設(shè)備，可生產(chǎn)出高性能、高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)的膨化硝銨炸藥，更好地滿足施工建設(shè)需求。為保證膨化硝銨炸藥的質(zhì)量，需要嚴(yán)格按照生產(chǎn)工藝和設(shè)備的性能進(jìn)行生產(chǎn)，并對每個(gè)工藝環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制，才能將質(zhì)量問題控制在萌芽狀態(tài)，更好地提升膨化硝銨炸藥的性能。