改善連續液混式生產膨化硝銨炸藥流散性的技術措施

粟春燕(懷化南嶺民用爆破服務有限公司，湖南 懷化 419102)

0 引言

膨化硝銨炸藥和其他炸藥相比，具有成本低、無毒、性能優良、便于使用等優點，可很好的應用在很多領域。但在生產膨化硝銨炸藥時，然后膨化效果欠佳，會出現易吸濕、易結塊、流散性差，如果情況嚴重，甚至會發生拒絕爆炸等問題。為提升膨化硝銨炸藥生產質量，保證使用安全性，開展改善膨化硝銨炸藥流散性的技術途徑分析研究就顯得尤為必要。

1 連續液混式膨化硝銨炸藥的生產工藝、特點和危險特性

連續液混式膨化硝銨炸藥的主要工藝是：配制好的水相和油相分別通過螺桿泵泵送至動態混合器內混合，混合均勻后經噴射泵進入膨化結晶機內連續膨化結晶。膨化后的膨化銨油混合物再與定量好的木粉進行混合后，通過螺旋輸送到膨化硝銨粉碎機中進行粉碎，再經螺旋式三料混藥器進一步混合得到半成品。連續膨化硝銨炸藥是一種呈現粉末狀的爆炸性機械混合物，是目前應用最廣泛的工業炸藥品種，具有中等威力和一定的敏感性，具有明顯的吸濕性和結塊性。受潮之后，此種炸藥的敏感性及威力都會大幅度降低，并釋放出一定的毒氣，在機械、熱、電、光的作用下都能起爆，在常溫下是穩定的，對打擊、碰撞、摩擦等是不夠敏感。但是在高溫、高壓或者被氧化的前提下會發生爆炸，在生產、存儲、運輸、使用等環節都有嚴格的規定。

2 影響硝銨膨化效果的主要因素和處理對策

硝酸銨、一體化油相是組合膨化硝銨炸藥的主要原材料，因此，兩者的銨油混合物的膨化效果，直接關系到膨化硝銨炸藥的總體質量。影響銨油混合物膨化效果的因素，主要體現四個方面，包括真空度、一體化油相材料及其中的膨化劑、硝酸銨溶液的濃度和溫度。只有控制好這四個影響因素，才能生產出高質量、高標準的膨化硝酸銨，保證膨化硝銨炸藥的質量。

2.1 真空度

真空度是影響膨化硝酸銨質量的主要因素，這是因為真空度越大，則硝酸銨溶液沸點下降速度就越快，重結晶的速度也就更快，抽真空的時間越短，則生產效率就越高。但在具體生產中，真空度越高，對設備性能的要求就更高，需要綜合考慮設備因素。硝酸銨在膨化過程中，真空度通常需要控制在0.09 MPa以上。在具體生產中，真空度不僅僅密封的效果相關，而且會影響循環水的溫度。水的溫度越高，則水的飽和蒸汽壓也就越高，致使整個生產體系的真空度下降。所以，在具體生產中，必須嚴格控制循環水的流量，如果流量過小，會導致循環水的溫度升高，影響真空度。但水量也不能太高，否則會引起溢流浪費問題。通常將循環水的流量控制在12～15 t/h之間效果最佳，保證循環水的溫度不超過40 ℃。

2.2 膨化劑及一體化油相材料

連續液混式的膨化劑是直接添加到在一體化油相材料里的，膨化劑在硝酸銨生產中主要起著改善硝酸銨性能的作用，應用合適的膨脹劑，能夠降低硝酸膨化時溶液中的表面張力，促使氣泡更好的形成，提升膨化硝酸銨的堆積密度，以獲得更好的膨化效果。如果膨脹劑加入量過小，就難以起到良好的膨化效果。但膨化劑加量過大，會增加雷管的敏感度，不利于生產的安全性。所以，在具體生產過程中，需要選擇科學合理的膨化劑，才能提升膨化效果，以減少無效大氣泡，增加有效的微氣泡。硝酸銨飽和溶液中復合型離子表面活化劑具有很好的相互增效作用，而且通過復合表面活性劑處理的硝酸銨抗破壞力最強，抵抗結塊的性能也更加優異。所以，在具體生產中，可選擇復合型離子表面活性劑作為膨脹劑，加入量在一體化油相材料里控制在4%左右，取得的效果最佳。

2.3 硝酸銨溶液的濃度和溫度

膨化銨油混合物的膨化可看作是硝酸銨飽和溶液在表面活性劑的作用下，發生真空結晶的過程。而晶體析出與飽和溶液的濃度、溫度等有很大關系。比如在特定的真空條件下，隨著溫度的升高，飽和溶液的氣液平衡也會被打破，溶液中的水分會被快速蒸發，促使溶液進入飽和狀態，晶體被逐步析出。硝酸銨飽和溶液的濃度為92%～93%，溫度在120～130 ℃之間時生產效果最佳，濃度越高，溶解度也就越高，形成的膨化硝銨的濃度也會非常高，使得膨化硝酸很強的塑性，會增大硬化結塊發生的概率。而如果溫度過低，硝酸銨溶液中的含水量就會比較高，要想達到膨化后的銨油混合物的水分小于0.15%要求，則比較困難。水分過高，會增大硬化結塊發生的概率。

3 致使膨化硝銨炸藥流散性差的原因

3.1 含水量

在濕度不超過65%，溫度在28 ℃左右的環境下，控制藥粉的溫度低于45 ℃，膨化真空度在0.094 MPa左右。如果膨化硝銨的含水量為0.13%，則生產的炸藥流散性為：發粘，手握成團，用力抖動也不會發生松散；如果將含水量減少到0.1%，則生產的炸藥流散性為：手握成團，用力抖動稍微發生松散；繼續降低含水量到0.08%，則生產的炸藥流散性為：手握成團，稍微抖動就會發生松散；繼續降低含水量到0.06%，膨化時間增加到8 min，篩晾時間減少為4 min，則生產的炸藥流散性為：手握不易成團，比較松散[1]。從這幾組數據中可以看出，適當延長膨化時間，可有效降低膨化硝銨的含水量，改善膨化硝銨炸藥流散性。但如果含水量降低到0.06%以下，膨化時間比較長，影響生產效率，增加膨化硝銨炸藥出料的難度，提升設備運行負荷及維護的工作量。

3.2 溫度

同樣是在濕度不超過65%，溫度在28 ℃左右的環境下，控制藥粉的溫度低于45 ℃，膨化真空度在0.094 MPa左右。當硝銨溶解的溫度為126 ℃，膨化銨油混合物出料溫度為111℃，膨化硝銨炸藥流散性為：發粘，手握成團；當硝銨溶解的溫度為123 ℃，膨化銨油混合物出料溫度為105 ℃時，膨化硝銨炸藥流散性為：手握成團，用力抖動稍微松散；當硝銨溶解的溫度為120 ℃，膨化銨油混合物出料溫度為100 ℃，膨化硝銨炸藥流散性為：手握成團，稍微用力抖動就松散；當硝銨溶解的溫度為115 ℃，膨化銨油混合物出料溫度為95℃，膨化硝銨炸藥流散性為：松散嚴重，手握不易成團[2]。從這四組數據中可以看出，硝酸銨溶解溫度越高，則膨化銨油混合物出料的溫度也越高，生產的膨化硝銨炸藥，黏度大，而且在輸送和輪碾混藥時會增加吸濕能力，致使膨化硝銨炸藥的含水量增加，降低炸藥的流散性。

4 改善膨化硝銨炸藥流散性的技術措施

對膨化硝銨炸藥而言，流散性是衡量膨化硝銨炸藥質量的主要指標，流散性是粉狀物質特有的一種屬性，致使膨化硝銨炸藥流散性比較差的原因比較多，如：膨化效果、含水量、溫度、一體化油相材料及其中的膨化劑等。從本質上來看，膨化銨油混合物是一種晶體多孔隙、粗糙、質量輕等不規則外形結構，顆粒之間的接觸面積比較大，摩擦系數大，相互之間的作用比較強[3]。此外，膨化硝銨炸藥中還含有大約4%的可燃油相，粘度比較大的油相在硝酸銨內外表面滲透、吸附、黏結，從而影響膨化硝銨炸藥的流散性。在進行膨化硝銨炸藥裝藥、炮孔安裝時，非常容易形成“橋架”現象，影響膨化硝銨炸藥生產質量、生產效率、爆炸效果等。為提升膨化硝銨炸藥的流散性可從三方面同時入手：第一，嚴格控制硝酸銨膨化的溫度、含水量，可從源頭上控制對膨化硝銨炸藥流散性造成的不良影響。膨化硝銨炸藥的特性決定了其具有很強的熱塑性。如果在生產中膨化溫度過高，會影響冷卻降溫的速度，致使膨化硝銨炸藥發粘。但如果溫度過低，則會影響膨化的效率，致使膨化硝銨炸藥的流散性非常差，如果情況嚴重，還會發生拒爆問題[4]。第二，嚴格控制膨化硝銨炸藥混藥的出料溫度，在炸藥包裝之前，溫度越低越好。如果炸藥的溫度超過55 ℃，尤其是在夏季，高溫潮濕的環境下，膨化硝銨炸藥形成半成品出料之后，極容易發生吸潮問題，在輸送和篩晾時吸潮尤為明顯，如果控制不當，不但會降低膨化硝銨炸藥的流散性，而且會降低膨化硝銨炸藥的爆破性能。第三，在生產膨化硝銨炸藥中，可加入適量的硬度大、密度大、流散性比較好的油相材料，可有效改善膨化硝銨炸藥的流散性。但不能無所謂的過量加入油相材料，否則會影響炸藥的爆炸性能[5]。需要結合膨化硝銨炸藥的特點和爆炸性能的要求、流散性的要求，合理配制一體化油相材料用復合型的膨化劑代替單一的膨化劑，可有效提升膨化硝銨炸藥的流散性。

5 結語

綜上所述，文章采用理論結合實踐的方法，分析了改善膨化硝銨炸藥流散性的技術途徑，分析結果表明，膨化硝銨炸藥是目前應用比較廣泛的工業炸藥，針對其流散性不足的問題，應當結合實際情況，將硝酸銨溶解溫度控制在126～129 ℃之間，膨化真空度不能低于0.094 MPa，混藥冷卻溫度不能超過45 ℃，篩晾后溫度不超過45 ℃，用燃值高、黏度小的石化產品配備復合型膨化劑，可大幅度提升膨化硝銨炸藥的流散性，提升應用效果。