乳化炸药生产（精选9篇）
乳化炸药生产 篇1
0 引言
乳化炸药是我国自上世纪70年代发展起来的一种新型工业炸药, 它不含杂质炸药组份, 又将铵油炸药、浆状炸药、水胶炸药的优点结合起来, 具有含水炸药的优良性能, 可以广泛应用于工业爆破中 (包括阴冷潮湿的矿井, 干的或湿的炮眼, 开发面积和挖掘作业, 河底和湖底挖沟的水下应用, 以及采石等) , 也可以用于军事爆破, 正因为如此, 乳化炸药在工业炸药领域占有重要位置。
近几年, 乳化炸药生产线发生了数起较大的爆炸事故, 给乳化炸药生产单位的各级各类从业人员多次敲响警钟, 有必要进一步了解乳化炸药的生产工艺流程, 结合近年来发生的事故经验教训, 全面分析影响安全生产多个因素, 提出针对性的安全技术对策, 强化安全管理, 尽量避免重特大事故的发生, 确保从业人员的人身安全和财产不受损失。
1 乳化炸药生产工艺
乳化炸药是由含氧的无机盐过饱和水溶液 (氧化剂水溶液, 又称水相、分散相) , 和与水不溶的碳氢化合物 (可燃剂, 又称油相、连续相) , 借助于乳化剂的乳化作用, 使水相以微小液滴均匀的分散在油相中, 形成油包水型乳液状基质, 采用物理或化学的方法, 使乳液状基质中形成许多均匀分散的微小气泡 (敏化气泡) , 当受到外界能量的刺激时 (如用雷管起爆) , 由于敏化气泡的热点效应, 使氧化剂和可燃剂发生迅速的生成大量气体的放热反应。
目前, 新改扩建的乳化炸药生产线一般采用连续化生产工艺, 工艺流程见图1。
2 乳化炸药虽然是一种相对稳定的物质, 但毕竟也是炸药, 如果在生产过程中不注意安全同样会引起爆炸, 危及从业人员生命财产的安全。它在生产过程中, 应注意哪些安全技术问题
2.1 从规章制度讲
首先要严格工艺规程, 在岗人员必须熟知并认真执行。同时, 还要学习乳化炸药生产的技安守则, 经考试合格, 方可进入工作岗位。操作员在操作时, 必须穿戴好规定的防护用具。否则, 任何人不准随意操作。
2.2 从生产工艺讲
1) 水相原料 (氧化剂) 溶化技安注意事项:
要求熔化锅内必须清洁无杂物, 熔化蒸气压力不得超过规定大气压。熔化温度不得超过工艺规定要求。助溶剂和各种氧化剂的投料需按规定进行, 不准无次序投料, 不准多投或少投, 严禁将可燃剂或乳化剂投至锅内, 不准投入杂质。溶化搅拌时, 锅上及附近应无人, 要注意安全。另外, 硝酸铵是氧化剂中的一个重要原料, 由于它本身具有爆炸性质, 所以在投料、破碎时, 严禁用黑色金属撞击, 用木锤即可。
2) 油相材料 (可燃剂) 溶化技安注意事项
这道工序和前道工序技安要求略同, 主要是在温度压力上控制要低, 一方面防止可燃剂的严重挥发, 另外也注意避免着火, 发生事故。
3) 乳化技安注意事项
上述两种材料按工艺要求溶化后, 便开始进入乳化工序, 该工序乳化锅温度, 压力要求不超过85℃, 乳化过程中, 乳化液温度保持在80℃~95℃, 不宜过高或过低, 防止油水分离或产生晶析, 乳化时机盖要密封, 防止开机时物料喷溢, 发生烫伤事故或燃烧事故。
4) 加敏化剂掺和工序技安注意事项
经乳化后的乳化基质加敏化剂进行掺和, 这就是到了炸药成型的工序, 越是最后关口, 越要注意安全。在此要严格控制凉药后的乳化基质不要混入提高炸药感度的任何杂质, 掺和剂同样也如此。掺和机转速比较低, 掺和时间也不宜过长, 防止破乳, 掺和机操作人员要注意手脚和机器保持一定距离。
5) 乳化炸药保管注意事项
乳化炸药成品包装箱搬运时, 应轻拿轻放, 不得与雷管同车运输, 保管库房应通风良好, 比较干燥。
2.3 通过几个重点工序的技安要求介绍, 可以基本了解乳化炸药在生产过程的安全技术问题, 还有一些通则也需要密切牢记
1) 设备运转部分, 滑动摩擦部分, 需按期检查润滑, 所有生产设备必须有良好的接地, 以防静电积聚;
2) 操作前要认真检查设备并试空车, 检查溶化锅的通气管道, 各阀门, 压力表是否正常, 灵活畅通;
3) 乳化锅内部绝不允许有碰撞, 摩擦现象, 如发现上述现象须立即停产, 并报告有关上级;
4) 乳化机要有专人负责;
5) 乳化好的药在传送带上运输时, 要有专人负责, 不得将药盒从传送带上掉下来;
6) 设备在工作时, 本设备的操作员不准擅离工作岗位, 不准乱窜工序;
7) 不准将易燃易爆物带入工房;
8) 班前班后及生产过程中, 要清理工作岗位, 对各种生产用的工具, 产品备用材料等应按规定放在指定地点, 不准乱扔乱放, 堵塞交通;
9) 溶化、乳化、掺合机要求出料要净, 不允许有残存;
10) 交接班做好原始记录;
11) 生产结束后, 都要检查, 关闭阀门、电闸等。
参考文献
[1]民用爆破器材生产安全技术基本知识.
乳化炸药生产 篇2
【关键词】乳化炸药；乳化剂；硬化；改善对策
0.引言
所谓的乳化炸药，是借助乳化剂的作用，使氧化剂盐类水溶液的微滴，均匀分散在含有分散气泡或空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，形成的一种油包水型乳胶状炸药，并因其具有密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好、临界直径小、起爆感度好等优点，在许多工程爆破领域得到了广泛的应用。但是乳化炸药由于贮存稳定性的不足，容易硬化而影响爆炸性能，给生产和使用安全带来较大的影响。因此，在乳化炸药的实际生产运用中防治炸药硬化对保证乳化炸药的性能尤为重要。本文就乳化剂对乳化炸药硬化问题的影响及改善对策进行了探讨，希望能为乳化炸药硬化问题的改善提供一定的参考借鉴。
1.乳化炸药硬化现象影响因素分析
乳化炸药成品在常温储存过程中的硬化将导致产品性能下降甚至导致其丧失爆轰能力。作为乳胶型抗水工业炸药，有效保持其储存期性能关键在于乳状液的稳定性。乳状液是一个较为复杂的多相体系，是由水相、油相溶液经过乳化机的高速运转、反复剪切后，二者变成小液滴，在乳化剂的作用下形成的油包水（W/O）的乳胶基质。硬化现象通常是由于炸药基质破乳，内相（水相）析晶而变硬。因此乳化基质粒子大小、界面膜强度、油相材料、乳化剂、工艺条件等都可能引起产品硬化变质，性能指标下降。由此可见，解决乳化炸药储存期间硬化现象应主要从以下两方面入手：（1）乳化剂的选用；（2）乳化设备的合理工艺参数控制。
1.1乳化剂对乳化炸药硬化现象的影响分析及控制
优良的乳化体系是乳化炸药爆轰性能和贮存稳定性优良的重要保障，起着决定性内因作用。乳胶体的形成，一靠乳化机机械剪切，二靠乳化剂定向分散的化学力。在乳化过程中，乳化剂起到了一个至关重要的作用，它就像一双手，一只紧紧的抓住水相，一只紧紧的抓住油相，形成一个整体。乳化剂是稳定乳化体系必不可少的重要组分之一。乳化炸药基质是典型的油包水型乳状液，要求乳化剂的HLB值应处于3～6之间。乳化炸药常用的乳化剂主要有高分子乳化剂和Span-80，高分子乳化剂因其网状分子结构特性，使形成乳化基质稳定性更好，但实际生产中，相对于Span-80，使用高分子乳化剂材料成本较高，且要求水、油相工艺温度高，要求乳化机转速高、定子与转子间隙小，起乳速度慢等因素不利于安全生产。Span-80的HLB值为4.3，具有起乳速度较快、尾料产生少、工艺温度要求较低等优点，是目前国内普遍认为生产乳化炸药较好的乳化剂。但其长链分子结构特性使之形成的乳化炸药的储存
稳定性相对稍差，易出现油水分析，导致药条变质发硬。表1是采用Span-80乳化剂（含量2%）其储存时间与性能关系表。
事实上，虽然HLB值在3～6的乳化剂多数能在氧化剂水溶液中形成W/O型乳化液，但所形成的乳化液的稳定性却有质的差别。这是因为（1）不同的乳化剂所构成的界面膜的强度和紧密程度不同。（2）不同的乳化剂分子结构的立体空间特性不同。如果选用的乳化剂的主链结构与所使用的油相结构相近或相似，那么两者就有可能有较大的亲和力，它们所形成的界面膜的强度和紧密程度必定增大，从而导致整个乳化体系的稳定性增强，故而乳化炸药界面膜形成的临界条件对乳化炸药稳定性至关重要。由表1可以看出单一使用Span-80作为乳化炸药的乳化剂，其储存期稳定性还不是十分理想。
为弥补单一使用Span-80乳化剂不足，兼顾Span-80及高分子乳化剂优点，通过添加适量石油磺酸钡制成的混合乳化剂可增强界面膜的强度和紧密程度，从而改善乳化炸药界面膜形成的临界条件使之整个乳化体系的稳定性增强。以不同配比的Span-80和添加少量石油磺酸钡制成的混合乳化剂作对比。
从中可以看出，选定Span-80量1.6%加石油磺酸钡量0.4%为乳化炸药的乳化剂，能够得到较好的乳化基质。通过选定加入量1.6%Span-80添加0.4%的石油磺酸钡量乳化剂做出储存期性能关系如表2。
不难看出，加入合理量结构相近或相似的配位络合物制成的混合型乳化剂如含量为1.6%的Span-80与0.4%的石油磺酸钡乳化剂，可以使乳化剂的乳化能力明显增强，使得乳化炸药的稳定性能大大提高。
1.2乳化机工艺参数控制对乳化炸药硬化现象的影响分析及控制
乳化炸药储存期稳定性与乳化基质粒子的均匀程度、细腻程度、光泽度有很大的关系，一般其均匀程度、细腻程度越高，光泽度越好，在储存期间就很难出现硬化拒爆等问题。目前多数厂家采用一级乳化机。乳化机分立式跟卧式两种，其构造均分为两个腔体，油、水相先进入第一空腔经搅拌后甩入设有定子与转子的剪切腔经转子高速运转使得水、油相在腔体内被反复剪切从而形成细小液滴。乳化过程中，搅拌有两种作用：一是沿轴向推动油（水）混合液在罐内上下循环；二是产生剪切作用，使流入罐中的氧化剂水溶液高度分散于油相之中，这样往复循环而被分散成细小液滴，形成油包水型的粘稠乳胶体。乳胶粒子分散越均匀、越细，炸药稳定性也就越高。因此，乳化机工艺参数控制对炸药稳定性起着关键性外因作用。通过实验得出的乳化机转速获得的基质效果与180天的炸药稳定性对比情况，见表3。
乳化机速度越快对获得较好的乳化效果越有利。而实际上，当乳化机速度过高时，机械的反复搅拌剪切形成的乳胶基质粒子越小，形成的界面膜表面积越大，基质表现出光滑、透明，相对较稀的状态。这样形成的油膜相对较薄，导致油膜包覆强度、弹性减弱，个别粒子因凝聚易产生破乳，储存期内可能发生变硬现象。由表3可以看出：当乳化机变频器控制在40Hz～45Hz，对应的乳化机转速获得的基质状态最好，能确保有效期内乳化炸药产品稳定不硬化。且使用不同的乳化剂对应最佳的乳化机转速也有差别，高分子乳化剂要求乳化机转度相对于Span-80要高得多。同时为减少开、关机时的尾料量，可利用镇流器控制乳化机启动电流，使乳化机在关机、启动、带料启动过程中能保持平稳转速启动，乳化起乳速度快。因此，选择结构合适的乳化机并保持乳化机合理稳定转速即可有效防止乳化炸药破乳硬化。
2.结论
综上所述，乳化炸药具有密度高、爆速大、猛度高、抗水性能好、临界直径小、起爆感度好等优点，在许多工程爆破领域得到了广泛的应用，但是由于其容易受到硬化问题的干扰而导致炸药性能的下降，所以为了保障炸药的性能，应该选用混合乳化剂，确保乳化炸药产品有效期内稳定、不产生硬化，从而对改进和提高产品质量，确保使用安全有一定的帮助作用。 [科]
【参考文献】
[1]徐国财，康西鹏.高分子材料对乳化炸药稳定性的影响[J].煤矿爆破，1996（01）.
乳化炸药的安全生产浅析 篇3
关键词：炸药,生产,安全
前言
据统计每年都会有数以万计的工业事故发生, 而在这些事故中交通运输业、危险品生产业、采矿业、建筑业等行业发生的概率是比较大的。由于民爆器材行业的产品都具有易燃易爆性。所以, 在该行业中的事故发生率也是非常高的。最近几年, 我国的乳化炸药生产过程中发生爆炸的现象十分常见。自上个世纪90年代起, 发生的乳化炸药生产爆炸案不下20次, 平均下来每年至少都会又一次爆炸事故的发生。因此, 我们必须要认真的去探索乳化炸药生产过程中的安全问题, 减少爆炸事故的发生。
1 乳化炸药生产过程中的安全性分析
乳化炸药大概是在70年代初期才被我国成功研制出来, 乳化炸药有很多良好的性能, 比如:良好的抗水性, 低撞击感, 低枪击感, 低热感, 低火焰感, 良好的爆轰感和冲击感。乳化炸药在短短的几年内就在我国有了非常快的发展, 乳化炸药的生产工艺也得到了很多的发展。乳化炸药的生产工艺可以分为三种, 分别是间断法, 连续法以及现场混制法。不管是哪种生产工艺, 都存在着一定的问题。在安全层面上, 现场混制法的安全程度是最高的, 然后是连续法, 最后是间断法。使用现场混制法生产出来的产品具有钝感, 一般用在含起爆炸药的工业打爆破上面。连续法利用现代自动化控制技术进行隔离生产, 现场只需要很少的作业人员, 对于各种关键点都是使用的自动监控技术, 这种生产工艺一般用在我国的民爆器材生产企业中。
2 乳化炸药的爆炸事故分析
从我国研制出乳化炸药生产技术起, 就对乳化炸药的生产水平以及生产规模进行了很多的研究, 并且取得了一定的成绩。可是, 随着乳化炸药生产的不断发展, 有很多新的安全问题也随之产生。比如:生产工艺的安全, 新产品开发过程总的安全等等。如果不能够对存在的安全问题进行合理的解决, 那么我国乳化炸药的发展将会面临巨大的瓶颈。在05年的4月, 在赞比亚发生了我国对外输出乳化炸药技术的首次爆炸事故。在88年的1月吉林省某个化工厂由于乳化器中的残留基质没有被清除干净, 就向工房输送蒸汽, 使得乳化器内的残留物质发生爆炸。91年5月, 在福建省内发生了一起乳化炸药爆炸事故, 造成事故的主要原因是乳化器在进行搅拌工作时, 搅拌桨发生了断裂, 冲击基质使乳化器内的乳化基质发生爆炸。在94年的9月, 河北省某乳化炸药生产公司由于其乳化工序螺杆泵中的乳化基质发生爆炸, 然后又引起了前后乳化基质的爆炸, 使得该公司的所有产房和设备都被摧毁。在95年的2月, 河南省的某个乳化工厂的螺杆泵中的乳化基质发生爆炸, 使得该厂的螺杆泵和输送基质的管道被全部摧毁。在98年的7月, 山东省某乳化炸药公司发生爆炸, 爆炸的原因是该公司的乳化器在没有冷却水以及没有采取任何降温措施的前提下继续运行, 使得乳化器升温过快, 造成了乳化器内的乳化基质的爆炸。在04年的2月, 在河北省的某乳化炸药生产公司的乳化炸药生产车间发生爆炸。造成该爆炸的原因是在对新建立器的粉状乳化炸药生产线进行试运行时, 胶体磨发生爆发, 引发了现场半成品的爆炸。在05年的4月, 重庆市的某个乳化炸药生产厂的生产线发生了爆炸, 造成该爆炸的原因是由于该生产厂的生产线遭受了雷击, 使得生产线上的乳化基质发生爆炸。
对于以上的种种事故, 排除开人为破坏的爆炸事故, 其他爆炸事故的发生都是在非爆炸条件下发生的。总结起来, 这些爆炸事故有以下的几种特点:某些乳化炸药生产厂缺乏对新生产线, 试生产的安全重视;在产品的生产和研发过程中, 不使用科学的方法而造成事故的发生。比如在生产基质中添加硫黄粉;缺乏对危险品的生产设备的重视;对于设备的型号选择不够合理;炸药的存放量严重超标, 造成悲剧的扩大;缺乏系统化的科学的乳化炸药安全生产管理体系。采用了自动化控制技术的生产线发生事故时人员的伤亡数量较少。
3 乳化炸药生产过程中的安全性分析
3.1 要做好水、油加热熔化过程的安全性预防
在进行这一环节时, 要放置杂质的混入, 尤其是金属杂质的混入, 在这里可以使用多级过滤的方法来对杂质进行充分过滤。在加热的过程中, 不能够产生剧热或者剧冷现象, 还要防止局部过热现象的产生, 与此同时, 要在保证安全的条件下进行工艺温度的设置, 不能够为了达到工艺要求而忽略安全条件。
3.2 预乳和精乳过程的安全性预防
在该过程中, 要选用安全性相对较高的设备。还要防止大量气泡渗透乳化液中, 增加乳化液的感度。要创建相对健全的安全管理制度, 并且要严格的执行制定的制度, 尤其是要害部位的检查一定不能忽略。不能够使用存在安全隐患的设备。还要尽量使用自动化的技术和隔离操作进行该环节。在该环节中一定要控制好乳化炸药生产的定量, 不能够有大批的存药在该环节中, 因为上面的多起事故的扩大都是因为该环节的存药量过高。乳化生产产房的建立和工艺的设置以及生产的配方都必须对我国爆炸器材生产安全规范进行严格的遵守。要投入大量的资金来进行安全技术的改进。建立合理的安全预警方案, 定期进行生产线生产安全的检查。还要培训一批具有高素质高职业道德的安全检查队伍来监督和管理各种违规行为。
3.3 树立员工的安全生产意识
在这些阶段, 要对安全生产的各种规范进行严格的遵守, 要在操作岗位的醒目位置悬挂安全警示标牌和习惯性违章警示标牌。要定期对员工进行生产安全培训, 加强员工的安全生产意识。要对现有的规章制度进行严格的遵守, 要对违规行为进行严厉的惩罚。
结束语
由于人们缺乏对事物客观规律的正确认识, 所以对于有些问题的认识不够彻底不够深刻。比如, 早些时候, 人们对于乳化炸药的认识就是砸不响, 烧不爆, 所以并没有对其进行足够的重视。在88年发生了我国首次乳化炸药爆炸案, 当时, 人们并没有对其进行足够的重视, 由于之后几年又有新的爆炸事故的发生, 这才引起了很多专家和学者对乳化炸药安全生产的重新重视。他们从不同方向进行研究, 并对乳化炸药生产过程中的安全问题进行了重新的改进, 他们积极吸取以往事故的教训, 并且结合以往事故发生的原因制定出更加合理的炸药配方设计, 炸药生产线设计以及生产过程中的安全管理过程。所以, 我们必须相信, 在未来的乳化炸药生产过程中的安全性将会越来越好。
参考文献
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[6]李建军, 汪旭光, 欧育湘等.乳化炸药热分解动力学研究[J].北京理工大学学报, 1996.
乳化炸药生产 篇4
关键词：超声；乳化炸药；敏化方式；乳胶基质；析晶量
中图分类号：TD235.21文献标志码：A文章编号：1672-1098（2016）01-0062-03
Abstract：At present， there are few studies on the effect of the sensitization mode on the stability of emulsion explosives under the effect of ultrasound. The emulsion matrix and the emulsion explosive prepared by using 3 different sensitization methods were effected by ultrasonic wave respectively， and formaldehyde titration was used to measure crystallization quantity， so as to measure the demulsification degree of the four samples. The experimental results showed that the effect of ultrasonic wave obviously improves the demulsification degree of the samples， especially emulsion matrix， and the larger or the longer ultrasonic wave effecting power or time is， the higher demulsification degree. Under the same experimental conditions， the sensitizing methods of emulsion explosive have certain influnce on its demulsification， and the demulsification degree ascending order is by expanded perlite sensitization， resin hollow microspheres sensitization， and chemical gas bubbles sensitization.
Key words：ultrasonic wave； emulsion explosives； sensitizing methods； emulsion matrix； crystallization
乳化炸药是氧化剂的饱和水溶液借助于乳化技术， 以细微颗粒分散在油相的连续介质中， 再均匀地混入气泡或气泡载体， 形成油包水型的、油脂状的、具有爆炸性的乳胶体。其中敏化剂是乳化炸药必不可少的组分之一[1-2]。敏化剂的种类、特性和用量对乳化炸药的质量和性能影响较大，乳胶基质敏化质量的优劣直接影响乳化炸药的爆轰性能和储存稳定性[3-4]。乳化炸药的敏化方法主要有物理敏化和化学发泡两种。把一些多孔的含有空气的固体材料， 如膨胀珍珠岩、玻璃微球等物质在一定温度条件下与乳胶基质混拌， 使气泡截留在药体中就是典型的物理敏化法[5]。化学发泡法就是在炸药药体中加入少量的化学发泡剂， 借助一定温度条件发生化学反应， 产生气体， 通过一定设备， 形成微小气泡并均匀分布在炸药中[6]。超声波由系列疏密相间的纵波构成，并通过液体介质向四周传播，具有机械振动、空化及热作用[7]。理论推导和试验证明，超声波破乳脱水主要是利用超声波的机械振动作用和热作用[8]。胡坤伦等通过实验论证了用超声波法测试乳胶基质表面特性来判定乳胶基质的稳定性的可行性[9]。目前，在超声作用下研究敏化方式对乳化炸药稳定性的影响研究较少。
本文分别采用膨胀珍珠岩、化学气泡和空心树脂微球3种敏化方式对同一乳胶基质进行敏化，对所得的乳化炸药进行超声波破乳试验，采用甲醛法滴定各样品的析晶量，以此评价超声波对各样品破乳的影响。
1实验部分
11主要原料及仪器
原料：失水山梨醇单油酸酯（span80）、华粤蜡、硝酸钠、硝酸铵、水、中性甲醛溶液、05 mol·L-1氢氧化钠溶液、甲基红、1%的酚酞指示剂。
仪器：南京先欧JY98-IIID 型超声波仪，乳化器、电热炉。
12乳化炸药试样的制备
根据工业炸药配方设计的零氧平衡原则及爆热最大原则，并参照常用乳化炸药配方，结合实际的实验条件制得乳化炸药， 其乳胶基质组成和配比（质量分数） 如下： 氧化剂、水、还原剂的含量分别为83% 、10% 和4%；采用Span80做乳化剂， 乳化剂的用量为3%。在乳胶基质冷却50～60 ℃时外加敏化剂制得乳化炸药， 3种敏化剂的含量均为3%。
2结果与讨论
乳化炸药受到超声波作用后会因超声产生的机械作用和热作用破乳导致析晶。
21超声波作用对试样破乳的对比试验
乳胶基质及上述3种方式敏化的乳化炸药进行超声波破乳试验，超声波功率设定为900 W，持续作用15 min。为检验超声波对样品破乳作用，做对比试验，即：不开启超声波，保持其他条件不变。各样品的硝酸铵析出量滴定结果见表2。从表2中可以看出：超声组的硝酸铵析出量均明显大于对照组，说明超声波明显地加大了乳胶基质和乳化炸药破乳程度。
保持900 W的超声波功率及其他条件不变，改变超声波作用时间，进行试验，测试结果见表3。从表中数据可以看出，随着超声波作用时间的延长，几个样品的硝酸铵析出量均增加，说明样品的破乳程度与超声波作用时间有关联。
从表3中数据还可看出：分别在相同时间15 min、20 min、25 min、和30 min的超声波作用下，乳胶基质的硝酸铵析出量明显大于乳化炸药，而且随着作用时间的延长，这种趋势更为明显；而乳化炸药样品中，析晶量由小到大到的顺序为膨胀珍珠岩敏化、空心树脂微球敏化、化学气泡敏化。这个试验结果表明，超声波对实心的乳胶基质比对含有空心的第三相物质的乳化炸药的破坏作用大。究其原因，可能与空心的第三相物质对超声波的吸收有一定关系。由于密度的差异，超声波在样品内部传播时，会聚到密度较小的第三相物质，导致超声波的部分能量被吸收，从而降低了超声波的破乳作用。
24不同超声波功率破乳试验
本次试验保持超声波作用15 min不变，仅改变超声波功率，试验结果见表4。
从表4中数据可以看出：硝酸铵的析出量由小到大的排列顺序为膨胀珍珠岩敏化、空心树脂微球敏化、化学气泡敏化、乳胶基质，这点与上述超声波作用时间对样品破乳影响的试验结果一致。说明延长超声波作用时间和增大超声波功率，都能使乳化炸药的破乳程度增加。
3结论
1 ）超声波对乳化炸药尤其是乳胶基质有明显的破乳作用，可将超声波作为研究乳化炸药和乳胶基质稳定性的试验手段，用于乳化炸药的配方优化和新品种研发。
2） 超声波作用时间和功率均对乳化炸药和基质乳胶基质的破乳程度有影响，作用时间越长和功率越大，破乳程度越大。
3） 在相同的试验条件下，乳胶基质的破乳程度明显大于乳化炸药，敏化方式对乳化炸药的破乳有一定的影响，破乳程度由小到大的顺序分别为膨胀珍珠岩敏化、空心树脂微球敏化、化学气泡敏化。
参考文献：
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乳化炸药生产设备的安全性能探讨 篇5
乳化炸药自出现起, 人们便认为其生产过程是比较安全的, 因为乳化炸药的摩擦感度、撞击感度以及热感度等方面, 远远低于粉状铵梯炸药的各项指标, 同时乳化炸药在实际应用中具有抗水性能好、爆炸性能高以及污染性小等特点, 使其在我国社会生产领域中的应用范围较为广泛。迄今为止, 我国共有100多家炸药生产企业建设了乳化炸药生产线, 但是部分炸药生产企业在生产乳化炸药过程中发生了数起恶性爆炸事故, 这是因为在乳化炸药生产过程中还有很多安全隐患, 尤其是基质的生产设备部位最容易导致乳化炸药在生产中出现安全隐患。
一、乳化炸药关键生产设备的安全性分析
现阶段乳化炸药生产过程中最具危险的因素便是热爆燃, 而且这一观点在乳化炸药生产领域中被广泛认可, 因为不同规格乳化炸药的配方是不同的, 因此, 乳化炸药在生产中所采用的材料差异则使其受热的变化规律和危险程度也不尽相同。针对不同型号、不同工艺流程的乳化炸药在生产过程中, 设备设计上的缺陷、工艺设计的不配套以及管理上的疏忽等, 都会导致乳化炸药在生产过程中出现严重的安全事故, 例如, 乳化炸药在间断性生产过程中反应釜拌翅断裂、周涛销键脱落、精乳器中基质堵塞、螺杆泵空转或断流时间较长、管道式生产工艺系统压力过高以及冷却水中断等, 这些都会直接导致乳化炸药在生产中容易造成安全事故。因此, 炸药生产企业在生产不同规格、不同生产工艺的乳化炸药时, 需要根据其材料特点与工艺特点对生产设备进行针对性设计, 将容易导致其生产中出现安全隐患的因素有效排除, 这样才能保证乳化炸药的安全生产。
二、乳化器的安全性能
根据科学实验研究发现, 两个物体在麻擦过程中会有90%以上的做功转化为热能, 而乳化器作为乳化炸药生产过程中的关键设备, 其转子线速度最高可以达到7-45m/s左右, 机械密封摩擦面相对运动速度在实际上可以达到1-11m/s左右, 而其在生产过程中表面温度的不断升高不仅会导致搅拌装置和机械密封性容易受到损坏, 同时也会导致乳化炸药生产材料在生产中发生严重的爆炸事故。通过多个文献我们可以发现, 国内历次乳化器的燃烧爆炸事故都是因摩擦升温而造成的, 因此, 乳化炸药在生产过程中要科学、合理的降低乳化器转速, 通过提高乳化剂乳化力来降低机械搅拌所需要的湍流场强度, 从而可以有效降低乳化器转速, 对降低乳化器在生产中的摩擦生热有着重要作用。乳化炸药生产中的乳化器也可以采用单涡轮结构、冷却结构以及自动保护措施等, 单涡轮结构可以在减少乳化器摩擦点的同时减少其摩擦累计热, 冷却结构可以及时消除乳化器搅拌与摩擦产生的热量, 而自动保护措施可以根据乳化器实际运行情况进行自动调整, 如果发现乳化器温度过高可以及时的自动紧急停机。
三、螺杆泵的安全性能
乳化炸药在生产过程中泵送是其连续生产工艺中的重要组成部分, 而泵送过程也是乳化炸药生产中极为容易发生事故的生产环节, 例如, 螺杆泵在实际生产中的不良运行, 会导致乳化炸药整个生产线出现严重的爆炸事故, 而且在我国已有数起乳化炸药生产事故就是由螺杆泵引起。乳化炸药生产工艺中的泵送过程会对物料介质产生一定的机械作用, 而乳化炸药基质在受到机械作用下会产生气泡, 所以在泵送过程中一旦遇到剧烈摩擦、高温、挤压以及碰撞等因素作用下, 会导致其出现严重的爆炸事故。炸药生产企业要根据乳化炸药的工艺、物料等特点, 选择可以满足乳化炸药生产工艺要求的螺杆泵型号, 在选择过程中可以根据被传送液态物料的质量、性质以及压力等, 同时也要根据被传送液态物料的粘度和腐蚀性来调整泵的转速, 可以通过减少管路长度、增大管路直径来减少螺杆泵内部的压力。螺杆泵在启动前要确定吸、排阀全开, 这样对防止螺杆泵运行过程中的过载、吸空以及干转等有着重要作用, 同时也要对进入到螺杆泵内部的液态物料进行多次过滤, 将液态物料中的固态杂质全部除去, 这对防止螺杆泵运行过程中出现断流现象有着重要作用, 同时也要根据企业安全生产规定对其进行严格的定期检查。
四、装药设备的安全性
现阶段乳化炸药生产过程中所使用的装药设备主要有RZ12-1型装药机、RZY-6型装药机以及EL20-1型装药机, 其中RZ12-1型和RZY-6型乳化炸药装药机采用的是旋转双缸进行填料, 而且其在实际生产中具有自动定量的功能。在填料结束之后主副油缸活塞的协调作用会通过传导并完成乳化炸药的药卷装填, 这种装药设备的结构较为简单、控制性能较好、操作较为简便, 但是其自动化程度相对较低, 在实际生产过程中需要大量人工对其进行操作, 而这边导致装药设备的安全性能受到很大影响, 由于人工操作的失误会导致其发生严重的安全事故。EL20-1型乳化炸药装药机是在上述两种型号装药设备基础上改良而成, 其在实际运行中通过液压传动的方式来完成填料, 而且其自动化工作能力基本可以满足乳化炸药生产需求, 这对提高其生产效率和节约人工等方面有着重要作用。但是由于受到当前科技水平的制约, 导致其在实际应用中的故障发生率相对较高, 尤其实在密封工作环境下十分容易发生故障, 严重时会导致乳化炸药生产中发生安全事故。
结语
乳化炸药生产过程中有很多因素都会导致其出现安全问题, 因此, 炸药生产企业在提高安全生产意识的同时, 要根据工艺、物料等特点对设备本身的安全性进行针对性设计, 这样才能在乳化炸药生产过程中真正提高生产线的本质化安全水平, 对保证企业生产效益、工作人员的生命安全有着重要意义。
参考文献
[1]黎涛.乳化炸药生产过程中的安全性分析.工业安全与环保.2010 (3) .
[2]徐鹏.浅谈乳化炸药生产过程中安全性.煤矿爆破.2008 (2) .
乳化炸药生产 篇6
从目前国内外乳化炸药的发展情况看, 敏化技术是制约乳化炸药生产技术向前发展的关键因素之一, 也是长期以来研究人员和生产单位重点攻关的课题, 从以前的物理敏化到高温发泡法, 再到快速化学敏化技术的研究, 乳化炸药的化学敏化技术得到了长足的发展并逐渐成熟起来, 克服了物理敏化后炸药爆炸性能降低、成本高及高温发泡法所带来的后效问题, 使现在的乳化炸药的产品性能明显提高。由于在连续化生产工艺中, 药体在贮存过程中出现后效, 迫使敏化后的药体需保温4h以上方可装药, 该工艺的先进性未能得到充分发挥。所以解决敏化保温问题是实现乳化炸药连续化生产的关键环节。在亚硝酸钠发泡的基础, 确立了NH3-NO2--H+反应体系的先进性和可行性。
2 发泡体系的建立
产品在贮存过程中, 药体膨胀、药卷胀裂、爆炸性能下降、出水变稀的现象俗称“后效”。我们认为乳化炸药化学发泡后效产生的根本原因, 是在贮存药体中有过剩的发泡剂 (Na NO2) , 在温度、浓度适宜的情况下即发生反应放出气体致使药体膨胀、气泡聚集变大并逸出, 造成产品的爆炸性能下降。所以合适的发泡剂加入量是解决药体“后效”的措施。另外实现快速发泡的关键是提高发泡体系的反应速率和发泡剂的传质分散速度。下面从NH4NO3-Na NO2发泡反应机理, 分析并建立合适的发泡剂加入量及发泡体系。
从以上反应机理可得出以下两方面的分析结论:
(1) 1mol的Na NO2反应后产生1mol的N2, 在标准状态下1mol N2体积为22.4L。Na NO2的分子量为69, 每1g亚硝酸钠完全反应后生成的N2为:
乳胶体密度一般在1.4g·cm-3左右, 假设1t乳胶体的密度由1.4g·cm-3降为1.05g·cm-3后, 它的体积增量为△V:
如果忽略温度及压力的影响, 乳化炸药敏化发泡过程中所产生的气体体积就等于胶体的体积增量△V。
所以产生△V的气体体积需用的Na NO2为:
由此可推出敏化1t胶体只需700～800g亚硝酸钠。
一般敏化工艺亚硝酸钠用量为0.2‰～0.5‰, 即每1t胶体中亚硝酸钠的加入量为2000g～5000g, 可见亚硝酸钠严重超重超量是产生药体后效的根本原因。
(2) 反应速率的分析处理
上述反应式中 (1) 、 (2) 两式为慢反应, (5) 、 (6) 式为快反应。采用NH4NO3-Na NO2发泡体系的敏化工艺, 敏化后的药体需恒温 (65±5℃) 存放12h后方可装药, 在夏季及炎热的地方还会产生“后效”。所以提高反应发泡速率的关键是提高 (1) 、 (2) 两式的反应速率。从 (2) 、 (4) 两式可看出加入H+后能够显著促进HNO2的产生, 这就找到了从根本上提高反应速率的办法。另一方面, 乳化炸药中虽然能提供NH3, 但在油包水型的乳化炸药中硝酸盐被油膜包覆, 影响了反应的传质速度, 同时, H+的加入也抑制了NH3的产生, 所以在发泡体系中最好加入一种离解常数较大的铵盐, 以达到在大量产生NH3的同时产生一种特殊的酸, 促进反应能快速产生大量的N2。通过上述分析可得出以下两点结论:a.无后效的发泡剂亚硝酸钠的加量应根据各地区的压力、温度计算, 一般每吨胶体700～800g。b.选择适当的铵盐及酸, 建立NH3-NO2-发泡体系能达到快速发泡的目的。
3 敏化发泡的几个工艺参数
3.1 敏化发泡温度
敏化温度一般控制在50℃～60℃能够适于气泡的吸留成长及小药卷的装药包装。胶体质量好坏及粘度大小是保证产品爆炸性能及贮存性能的重要条件。而胶体粘度与温度有着密切的关系, 温度越高, 胶体粘度越低, 有利于敏化剂及气泡的分散传质和发泡反应速率的提高, 但不利于吸留气泡, 容易形成大泡, 影响产品的初始性能及贮存性能。温度太低, 胶体粘度大, 反应速度慢, 会造成气泡太小影响爆炸性能, 而且胶体在敏化过程中的搅拌、剪切作用会造成胶体不同程度的破乳, 形象产品的贮存性能。
3.2 NH4、H+的选定
H+由一般的酸均能提供, 但一些酸 (如硝酸) 的加入, 由于其特殊的氧化性 (还原性) 会不同程度的影响乳化剂性能, 贮存过程中药卷易于老化, 性能降低。本文选用的是一种有机酸。H+加入后产生了大量的HNO2, 如果NH3不能及时提供就可能产生大量的NO、NO2气体, 这些气体一方面会增加过程的有毒气体含量, 另一方面这些气体不稳定, 产品在贮存过程中性能衰减较快, 所以NH3的及时提供也是产生N2的保证贮存性能的重要原因。我们选用了一种离散常数极高的铵盐, 它不但能够及时提供NH3, 而且能产生一种特殊的酸进一步提高反应速率。
3.3 敏化剂的传质速度
敏化剂的发泡反应速率提高后, 要求敏化剂能够均匀的分散到胶体中, 一般的和面机、捏合机均能满足使用要求。我们用了大多数乳化炸药厂家所用的混拌设备, 搅拌的转数在40r·min-1较为理想。
3.4 产品性能与时间的关系
采用该敏化工艺, 药体在混合均匀后即可装药, 产品的各项性能均能满足要求, 在大批量生产中由于工艺参数有波动, 敏化后的药体在常温下摆放0.5～1h较为理想, 殉爆距离也是在这个摆放时间内达到了最佳值。
4 产品性能指标列举
采用该敏化体系的产品, 通过冬、夏两季的批量贮存观察, 及45℃恒温120h的样品考查, 无胀裂、膨胀现象。通过装药测试与“NH4NO3H2ONaNO2”发泡体系相比, 具有药卷密度稳定, 爆炸性能良好的特点。
4.1 爆炸性能指标列举 (见表1) 。
4.2 各种感度:摩擦感度:0%;撞击感度0%;热感度:合格。
5 经济效益分析
采用该发泡体系敏化1t胶体所需的敏化成本为15元左右, 与物理敏化相比每吨可节约成本150元以上, 而且减少了大批量的珍珠岩、玻璃微球的运输、存放成本。与其它化学敏化工艺相比可减少保温过程中的搬运、控温成本, 降低工房的存药量、工人的劳动强度, 为乳化的连续化生产创造条件。
结束语
采用NH3-NO2--H+发泡体系, 能够适应各种气候条件下的乳化炸药生产工艺, 具有敏化成本低廉, 产品性能高, 贮存期长的特点。特别适应于连续化小直径商品乳化炸药生产, 它的应用具有一定的经济效益和社会效益。
摘要：文章在NH4NO3H2ONaNO2发泡机制的研究基础上, 建立了获得较高反应速率和适当发泡剂量的NH3-NO-2-H+发泡体系的发泡机理, 从而提出无后效快速发泡技术。
关键词：乳化炸药,发泡机理,敏化技术
参考文献
乳化炸药生产 篇7
现场混装炸药技术, 是工业炸药技术发展迄今最具“本质安全性”的一项炸药制备与现场装药一体化作业的新技术[1], 具有生产效率高、装药爆破质量好、钻爆成本低、使用方便安全等突出的优点[2], 在我国炸药与爆破领域发展迅速。我国于1986年从美国埃列克公司引进工业炸药混装设备和技术, 经过三十多年的发展, 现场混装技术已经成熟, 并已在露天矿山爆破作业中广泛使用。2013年现场混装炸药产量91.4万吨, 年产量所占工业炸药生产总量比例由80年代的2%跃居到21%, 所占比例逐年提升。
1 现场混装乳化炸药生产安全管理存在的问题
(1) 设备多样化以及生产工艺多元化造成安全管理难以形成统一标准化管理。目前乳化炸药现场混装车设备 (简称混装车) 呈现三代并存的现状。第一代混装车:地面站制备、储存水、油相, 混装车装载水、油相和敏化剂, 现场制乳、敏化高温装药;第二代混装车:地面站制备乳胶基质, 混装车装载乳胶基质、敏化剂, 现场敏化高温装药;第三代混装车:地面站制备乳胶基质并冷却降温, 混装车装载乳胶基质、敏化剂, 现场敏化低温装药。由于三代混装车并存, 生产工艺各自不同, 造成安全生产管控难以形成统一标准化管理。
(2) 生产设备维修、保养过程中存在安全管理漏洞。现场混装乳化炸药安全管理重点在于生产设备的管理, 特别是乳化器、乳胶基质输送泵等重点设备的管理。但是由于我国现场混装乳化炸药生产目前处于快速发展期, 安全管理意识和现场人员素质的相对滞后, 造成现场生产设备管理难以满足行业安全标准的要求。2013年发生的“3.21”江西永平铜矿乳化炸药现场混装车在清理余料、清洗车辆及维修过程中发生的严重爆炸事故, 就暴露出了安全联锁装置未定期校验, 乳胶基质输送泵的清洗及维修等生产设备安全管理的缺失。
(3) 现场混装乳化炸药地面站缺乏集中监督管理。现场混装乳化炸药地面站主要为配套的大型矿区开采服务, 使得地面站大多设在偏远矿区, 与所属公司地理位置相隔甚远。公司安全制度和诸多安全管理规定未能得到严格贯彻和落实, 现场安全管理的监管与固定包装生产线相比缺乏集中监督管理。
2 现场混装乳化炸药生产安全管理需采取的对策
(1) 积极推广第三代乳化炸药现场混装设备投入运行。鉴于第一代乳化炸药现场混装车设备存在结构复杂, 操作较为繁琐, 装药误差较大, 更为重要的是增加了乳化器爆炸危险点, 加重了现场设备维修、保养的难度, 应予以淘汰。应稳步推广第三代乳化炸药现场混装设备, 即地面站制乳, 低温装药工艺, 为实现乳胶基质远程配送奠定基础。
(2) 加强安全联锁控制技术确保安全生产。自动控制系统的有效性是地面站与混装车安全生产的重要保证, 除建立自动控制系统的定期检测制度外, 还必须从技术上给予保证。按照国家标准的要求, 应建立健全完善的自动控制系统故障自诊断技术, 从而有效避免混装车在长期的使用过程中出现的仪器仪表等传感器连接线缆松动、断开或损坏造成的安全联锁保护失灵, 实时监测各类传感器状态, 一旦出现温度、压力、流量传感器信号异常, 所有设备将不能启动, 确保混装车作业过程的安全[3]。
(3) 加强现场混装乳化炸药生产设备管理。乳化器、乳胶基质输送泵是乳化炸药生产的重点设备, 合理的结构、完善、有效的控制手段是安全生产的保障。因此对现场混装乳化炸药生产设备应根据使用场所的危险程度进行分类建档管理, 重点设备定期或故障更换后应留存建档, 并进行相应的设备定性分析, 从中查找设备本质安全性的依据, 为安全生产提供保障。
混装车与地面站控制系统包括PLC可编程控制器、温度传感器、压力传感器及其他电子元器件, 实现装药计量与控制、记录与打印、设备启动、在线监测压力、温度、流量并实现联锁安全保护。因此建立定期的安全联锁校验制度, 既是时时保障自动控制系统的有效性, 也是地面站与混装车安全生产的重要保证。
(4) 统一监管、重点核查。现场混装乳化炸药生产相对与固定包装生产线, 由于大多地处偏远矿区, 点多面广, 安全监管存在难度。笔者认为可重点加强以下两个方面工作。
1) 大力推进重点工序、重点设备的监管。将地面站等同于固定包装生产线安全管理。依据《民用爆破器材企业安全检测方法检查表法》的标准要求, 每年至少进行一次全面的安全检查考核。对如:油水相螺杆泵、乳化器、乳胶基质输送泵等重点设备和工序建立专项安全检查表, 每月或季度需向上级主管部门上报分项检查、落实情况的资料 (含视频影像资料) 。
2) 建立完善的原材料检验制度。原材料的标准差异直接决定了乳化炸药的质量, 由此也会带来相应的安全隐患。目前现场混装乳化炸药地面站虽然大多配备了理化分析室, 但是受设备或人员技术所限, 只能进行一些诸如水分、比重等项目简单的检测。因此, 建议考虑原材料的批量检验可由公司质检部或外聘机构负责, 合格后方可转入地面站使用。
(5) 加强人员培训。安全管理归根结底是对人的管理。企业人员安全意识和安全技能的高低决定了企业的安全管理水平和受控程度。为此针对现场混装乳化炸药生产的特点, 建议主要注重开展好现场混装乳化炸药安全技术的培训、混装乳化炸药生产设备维修人员的培训、开展危险源识别和风险评估工作、开展现场应急处置方案的演练等四个方面的工作。
3 结论
当前我国民爆行业正处于现场混装炸药生产快速发展的时期, 现场混装乳化炸药的生产更要加强安全管理。通过淘汰和更新乳化炸药现场混装车设备, 重点加强和规范现场混装生产设备的管理, 建立标准化的安全监管核查制度, 注重人的安全意识和技能培训, 现场混装乳化炸药生产安全定能得到保障。
参考文献
[1]李国仲, 熊代余, 查正清等.“3.21”爆炸事故分析与乳化炸药混装车安全[G].乳化炸药安全技术交流会资料汇编, 2013 (11) :217-222.
[2]汪旭光.乳化炸药 (第二版) [M].冶金工业出版社, 2008 (04) :405-408.
乳化炸药生产 篇8
传统的乳化炸药生产都是采用固态硝酸铵, 经破碎、加热、溶解工序后才形成硝酸铵水溶液, 用固体硝酸铵生产乳化炸药存在综合能耗高、破碎设备故障率高、劳动强度大、噪音大等缺点。通过改用液态硝酸铵可以避免这些问题, 即可减少搬运、拆袋、破碎、溶解过程的损耗、能耗、人工成本, 降低劳动强度, 显著改善生产环境, 符合环保、清洁生产的行业发展趋势。目前, 福建省民爆化工股份有限公司红炭山化工厂、福安分公司两炸药生产场点按工信部安[2010]227号文件《工业和信息化部关于民用爆炸物品行业技术进步的指导意见》要求, 相继使用液态硝酸铵作为原料进行乳化炸药生产。本文从液态硝酸铵的浓度、p H值、析晶点、氯离子含量等方面阐述对乳化炸药生产的影响, 让大家进一步了解液态硝酸铵, 并用好它。
1 液态硝酸铵的理化指标
据查询有关资料, 目前液态硝酸铵尚无国家出具的验收标准, 一般执行生产企业的企业标准。应用液态硝酸铵的炸药生产企业, 经过生产实践确定液态硝酸铵的质量要求如表1所示为宜。
2 液态硝酸铵质量对乳化炸药生产的影响
2.1 浓度的影响
液态硝酸铵浓度直接影响乳化炸药工艺配比, 硝酸铵是乳化炸药的主要氧化剂, 硝酸铵含量对乳化炸药爆热和比容有影响[1]。增加液态硝酸铵浓度, 能使乳化炸药的爆热和比容提高。这是由于硝酸铵的生成热较低, 而所含的氢和氧气在爆炸反应过程中生成的水蒸气具有较高的生成热, 从而提高炸药的爆热;而硝酸铵爆炸反应后生成的氮气有利于提高炸药的比容。因此, 为了提高乳化炸药的威力, 在配方中可适当提高液态硝酸铵的浓度。但是, 按联合国危险品分类及《危险货物分类和品名编号》 (GB 6944-2005) 的分类标准, 液态硝酸铵划归5.1类。在运输方面, 热的硝酸铵溶液联合国危规号为UN2426, 规定含硝酸铵不超过93%和可燃物 (包括以碳计算的有机物) 不超过0.2%, 无其他添加物, 含水至少7%, 最高准许运输温度140℃。GB12268《危险货物品名表》将其列为5.1类, 即在低于140℃、浓度不高于93%、含水不低于7%的液态硝酸铵或硝酸铵溶液是可以运输和储存的, 如果不考虑运输成本, 液态硝酸铵的浓度越低越好, 最好是88%~92%, 既利于运输, 也利于上下料时操作, 避免结晶而堵塞管路。
2.2 p H值的影响
液态硝酸铵的p H值与乳化炸药中氧化剂水溶液的p H值相对应, 液态硝酸铵的p H值低, 配制的氧化剂水溶液的p H也相应低。液态硝酸铵在乳化炸药生产水相溶液中所占比例最大, 其水相溶液p H值的大小主要由硝酸铵来决定。当水相溶液的p H值在绝对纯净的硝酸铵的p H值为5.9, 工业硝酸铵的p H值一般在4.0~5.0之间, 生产工艺配方中75%~84%的成分是硝酸铵。所以, 水相溶液的p H值主要由硝酸铵的p H值决定。试验发现, 水相p H值的大小, 对乳化炸药的爆速和猛度有明显的影响[2]。当p H值为5.1时, 出现爆速和猛度的峰值。当水相溶液的p H值在4.4~6.0之间时, 炸药的爆速和猛度较好;当p H值小于4.4和大于6.0时, 爆速和猛度逐渐下降;当p H值小于4.1和大于6.5时, 爆速和猛度将出现不合格。这是因为爆轰过程提供氧化剂的硝酸铵, 对炸药的爆炸性能起决定性作用;也就是说, 炸药爆炸时的能量主要来源于硝酸铵, 而传爆主要靠微气泡。所以, 炸药在水相p H值为5.1时出现爆速和猛度的峰值。炸药的爆速和猛度在水相p H值小于4.1和大于6.0时迅速下降, 原因是p H值小于4.1时, 溶液的酸性过强, 所生产的乳化基质的酸性过强, 在用亚硝酸钠敏化时, 发生化学反应的速度过快, 从而使生产的微气泡在基质中重叠形成大气泡, 导致微气泡的数量减少, 而大气泡在基质中的稳定性较差, 容易逃逸和遭到破坏。p H值大于6.0时, 溶液中的NH3·H2O、NH2OH相对较多, 溶液中的酸性相对较弱。乳化炸药的爆炸反应是氧化-还原反应, 而硝酸盐的水溶液几乎没有氧化性, 只有在酸性介质中才有氧化性, 硝酸铵也不例外。随着p H值的逐渐增大, 硝酸铵的氧化性逐渐下降, 直至失去氧化性。发生氧化还原反应的激烈程度也随之下降, 从而使炸药的爆炸性能下降。生产中应采取适当有效的措施, 控制水相溶液的p H值, 使溶液的p H值始终保持在水相的最佳p H值范围内, 从而确保乳化炸药具有较好的爆炸性能。不同厂家生产、不同形状和各种添加剂的存在对水相的p H值也存在一定的影响。因此, 必须控制好液态硝酸铵的p H值, 以保证生产合格的产品。
2.3 氯离子含量的影响
根据氯离子催化硝酸铵分解的反应机理:
可以看出, 氯离子对硝酸铵水溶液热分解会产生影响。氯化物是硝酸铵生产过程中极易混入的一种杂质, 许多硝酸铵爆炸事故, 特别是硝酸铵水溶液爆炸事故中, 均与氯离子混入有关。有试验数据表明, 在酸性溶液中, 氯离子质量比较大, 会加快硝酸铵反应速率。当硝酸铵水溶液p H值一定时, 氯离子浓度越大, 硝酸铵水溶液越不稳定, 溶液的临界爆炸温度 (210~260℃) 就越低。因此, 在乳化炸药生产中, 硝酸铵水溶液中氯离子的含量一定要控制在0.02%范围内。
2.4 析晶点的影响
液态硝酸铵基本上是由硝酸铵溶解于水而形成的一种过饱和溶液。硝酸铵有一个特性, 就是它在水中溶解的温度梯度较大, 随着温度的降低, 大量的晶体从水相中析出, 使乳胶体受到严重破坏, 导致乳化炸药的爆炸性能、抗水性、贮存稳定性都会大大降低。因硝酸钠溶解度温度系数较小, 选用其作辅助氧化剂, 能增大硝酸铵在给定温度下的溶解量, 降低了析晶点。在生产中, 通过析晶点的测试来判断氧化剂水相溶液的成分配比是否准确, 并采取抽检的方法来监测水相设备罐体漏水等现象。实践表明, 水相析晶点过高, 会引起乳化炸药的爆炸性能、抗水性能和稳定性能恶化。因此一般力求尽量降低氧化剂盐水溶液的析晶点。可是水相溶液一旦配制完成, 其析晶点就已是一个定值, 也就是说在析晶点的检测过程中, 必须保证其结果的准确性。
3 结论
(1) 使用液态硝酸铵生产乳化炸药是可行的, 但无论是生产还是运输、储存和使用液态硝酸铵都要严格按规程操作, 保证运输、储存和使用液态硝酸铵的安全。
(2) 硝酸铵的浓度直接影响工艺配比, p H值的过大过小直接影响乳化炸药的化学发泡及储存期的稳定性, 间接影响炸药性能, 因此对于生产厂家来说浓度及酸度的检测必不可少。
(3) 氯离子存在的含量对液态硝酸铵的安全生产有重要的参考价值。
(4) 对比分析和比较水相析晶点对乳化炸药贮存稳定性的影响, 认为降低乳化炸药水相析晶点是提高其稳定性的有效技术途径之一。
(5) 明确了液态硝酸铵p H值对炸药的爆速和猛度有影响, 从而为乳化炸药生产的水相配料提供适宜的p H值。
(6) 液态硝酸铵受温度影响其浓度变化较大, 因此在储存及输送过程中必须做好保温, 必须严格控制溶液温度, 防止产生硝铵结晶堵塞管路。在使用过程中必须做好个人防护, 配备必要的防护用品, 取样检测必须采用专业取样工具, 不能直接用手接触, 防止烫伤或硝铵溶液飞溅导致的眼部化学灼伤。另一方面, 应防止酸类、易燃物、有机物、还原剂、自燃物品、遇湿易燃物品等其他杂质混入, 以免发生火灾或爆炸。
4 结束语
目前福建省民爆化工股份有限公司使用液态硝酸铵生产乳化炸药, 生产过程未出现安全问题, 产品无质量问题。应用液态硝酸铵生产乳化炸药, 省去了固体硝酸铵破碎等主要耗能环节, 大幅度减少了生产环节, 对生产工艺与设备进行了调整优化, 减少了生产线员工, 改善了职业健康工作环境, 提高生产工艺本质安全性, 符合行业进步指导意见。
参考文献
[1]汪旭光.乳化炸药 (第二版) [M].治金工业出版社, 2008
乳化炸药生产 篇9
1969年6月3日,美国阿特拉斯(Atlas)化学工业有限公司H.F.布卢姆首次在专利中公布了乳化炸药,它是含水炸药的新发展。它借助于乳化剂和机械剪切力的共同作用形成W/O型乳化胶体,这一结构特点进一步增强了含水炸药的抗水性和爆轰感度。很快,乳化炸药成为工业炸药的一支新秀,受到各国的普遍重视和大量使用。
但是,在我国北方,由于温度较低,对于含水量较多的胶状乳化炸药而言耐低温性能不尽如人意,使用效果不佳。因此目前使用较为广泛的是含水量较少的粉状乳化炸药,它以含水量不大于5%的氧化剂溶液或熔融的氧化剂微滴为分散相,特定的固体碳质燃料与高分子乳化剂组成的复合油相为连续相,在一定工艺条件下通过强力剪切形成油包水型乳胶基质,再通过喷雾制粉、旋转闪蒸或冷却粉化等方法制成的一种粉状乳化炸药[1]。该炸药既具有乳化炸药爆速高、抗水性优良的特点,又具有粉状炸药作功能力大、使用方便的特点;与胶状乳化炸药相比,粉状乳化炸药保持了胶状乳化炸药的高爆速、高猛度;由于干燥过程去掉了炸药中的部分水分,使粉状乳化炸药的耐低温性能高于胶状乳化炸药,深受广大用户的好评。虽然粉状乳化炸药具有上述优点,但岩石粉状乳化炸药水相中含水量相对胶状乳化炸药少一半以上,且水相和油相温度相对高出20℃,生产过程中螺杆泵输送压力大,喷雾塔内存药粉尘大等,这些因素决定了粉状乳化炸药生产中需要更加注意安全性。
本文结合公司现有粉状乳化炸药生产工艺,探讨生产中存在的安全问题,并提出相应的对策,这对于粉状乳化炸药的安全生产具有一定的现实意义。
1 粉状乳化炸药的配方与生产工艺
1.1 岩石粉状乳化炸药的配方
岩石粉状乳化炸药的组成比较简单,主要成份为硝酸铵、固体蜡和高分子乳化剂,具体配方见表1。
1.2 岩石粉状乳化炸药的生产工艺
岩石粉状乳化炸药的生产工艺流程见图1。其制备方法是:首先将硝酸铵与水溶解至130℃～135℃得到水相,将固体蜡与高分子乳化剂混熔至125℃～130℃得到油相,再将油相与水相加入到乳化器中制得乳化胶体,最后经过喷雾制粉得到岩石粉状乳化炸药。
2 粉状乳化炸药乳胶基质的爆炸性
由于粉状乳化炸药生产是采用蒸汽加热,具有一定温度的水相(最高温达135℃左右)和油相,在高速运转和强剪切力作用下,借助乳化剂而形成乳化炸药基质,再经制粉、干燥冷却而形成粉状乳化炸药。在这里,正确地认识乳化炸药基质的安全性是安全生产的前提。我们知道,从乳化炸药的研发到广泛投入生产应用,人们对乳化炸药基质的性质有了常规认识,从认为未经敏化的乳化基质不是炸药,是非常安全的,到乳化炸药基质就是炸药这一结论有了新的发展。
因为按照工业炸药爆炸机械感度与热感度的测定方法,乳化炸药的机械感度最低,相对较为安全。但当体系达到一定温度后,炸药中的硝酸铵将发生下述反应,因而乳化基质本身具有爆炸性[2]。
国内外经历过几次血的教训,权威检测机构对国内外各类型乳化炸药基质的雷管感度进行了广泛的试验,并提出了一些意见,如禁止在乳化炸药配方中使用单质炸药和敏感材料(诸如高氯酸盐、次氯酸盐、甲胺硝酸盐等其它非配方添加剂),这些措施固然取得了一定的效果,但未能从根本上扼制事故的发生。原因虽然是多方面的,但是将乳化炸药基质分为有雷管感度的和无雷管感度,使得一些人认为无雷管感度的乳化基质是安全的,这种认识与炸药安全性能的基本理论是矛盾的[3]。作为高危生产行业,为了确保安全起见,笔者认为要本着“宁可信其有,不可信其无”、“草木皆兵”的理念予以高度重视。
3 关键设备的安全性
英国的科学家布登提出的热点学说,很好地解释了炸药在机械作用下发生爆炸的原因,因此得到了人们的普遍公认[4]。于是,热点的形成是乳化炸药生产中最具潜在危险的因素之一的观点被人们所接受。由于配方不同,选用材料的差异性决定了每种工艺的安全性能,特别是受热的变化规律和危险程度是不同的。针对不同工艺流程的粉状乳化炸药而言,任何设备设计上的重大缺陷,工艺设计上的不合理(不配套)和管理上的疏忽,都有可能造成乳化炸药生产过程中温度不断积累而引发事故。如间断式生产中反应釜搅拌翅的断裂,轴套销键的脱落,乳化器中基质流动不畅或堵塞,螺杆泵长时间空转或断流;管道式生产工艺中系统压力过高和操作工人脱岗、失误等。
3.1 乳化器
两物体在摩擦过程中所做的功90%以上转变为热。在炸药生产行业,生产粉状乳化炸药的关键设备——乳化器,其转子线速度虽然都符合指导意见要求不大于10 m/s,但机械密封摩擦面存在相对运动,表面温升不仅使搅拌装置及机械密封容易损坏,更严重的是还可能发生爆炸危险,造成重大安全事故。因此,严格控制摩擦表面温升在额定温度以下是一个不容忽视的问题。国内历次乳化器(含胶体磨)的燃烧爆炸事故,多数是由于摩擦导致温度急剧上升造成的。
因此对于乳化器,结合生产实践,我们认为采取以下安全防范措施是有效的:
(1)降低乳化器转速,采用物理变频技术和高效乳化剂,选用大型企业生产的优质乳化剂可提高乳化能力,降低基质的黏稠度,减小机械剪切阻力,从而降低乳化器转速,达到降低线速度的目的,既能大幅度降低摩擦生热,又能保证产品的性能;
(2)全面引入冷却结构,及时消除搅拌与摩擦产生的热量;
(3)选用立式、小容积(以满足生产需求为佳,使腔内滞留基质控制在最小量)、开放式、大间隙的乳化器[5];
(4)及时清理残留基质,生产结束停机前通入热水把腔内基质冲出来,防止下次启动时干磨引发事故;
(5)采取安全预警及自动保护措施,为确保乳化器在运行过程中的安全,采用超温报警、振动超幅报警以及紧急手动、自动连锁停机等控制措施,给设备外壳接地,电器设备重复接地保护。
3.2 螺杆泵
泵送过程是连续式乳化炸药生产工艺中必不可少的重要组成部分,又是粉状乳化炸药生产中相对较容易发生事故的过程,如由螺杆泵不良运行引起的乳化炸药生产线爆炸事故就发生过多起。泵送过程不可避免地要对物料介质产生一定的机械作用,研究表明,乳化基质在制备过程中不可避免地存在因机械作用而产生的气泡,这些都是理想的爆炸“热点”。在泵送过程中,当遇到剧烈摩擦,受到高温、挤压、碰撞等机械作用时,则可能会发生爆炸。正常工作条件下,螺杆泵的循环冷却水会把多余的热量带走,泵送乳化基质的能量能够得以消散,不会造成热量聚集温度升高的情况。相反,异常的条件下这种平衡被破坏,会引起爆炸事故发生。如螺杆泵的选型不合适,生产中出现泵送堵塞、泵空运转、异物进入泵内等问题,都会加大泵的摩擦,致使定子和转子摩擦产生大量的热;尤其是乳化基质在螺杆泵内断流,导致定子转子局部直接接触,生成大量热,断流时间一旦延长,定子和转子就处于干摩状态,橡胶定子的摩擦系数很高,导热系数很小,干摩擦导致泵内残留的乳化基质温度急剧升高,在没有新的基质进出的情况下,残留基质的温度升高到一定程度发生热分解,可能导致严重的爆炸后果。专家认定2006年6月发生在安徽当涂粉状乳化炸药生产线爆炸事故,原因就是螺杆泵长时间断料空转,残留在泵腔内的基质连续受机械作用升温,最终发生爆炸。
几年来的生产实践证明,我们认为采取以下安全防范措施是可行的:
(1)正确选型,螺杆泵的选型应遵循经济、合理、可靠的原则,从工信部发布的!民用爆炸物品专用生产设备目录中选择,泵的规格要根据被输送液态物料的性质和流量、压力来决定,而泵的转速则由输送液态物料的黏度和腐蚀性作为主要参数来选择,管路的长度要尽量缩短,管路的直径要适当地增大,以减小泵体内的压力。我们选择了德国生产的耐驰螺杆泵,在生产中运行可靠,经济耐用;
(2)正确使用,启动螺杆泵应在吸、排停止阀全开的情况下进行,以防过载或吸空,防止干转发生断流现象;确保进入泵内的物料不含固体杂质,以免擦伤工作表面;在满足输送能力的情况下尽量采用低转速;始终要通循环冷却水并且保证冷却水的温度和流量能够满足散热的需求,不能使冷却水断流;生产前要对螺杆泵进行半个小时左右的预热,以降低阻力;
(3)前期预防,生产结束后对螺杆输送泵用热水冲洗,冲洗后加入少量机油保养;对进料敞口进行妥善保护,防止异物进入泵腔;给设备外壳接地,电器设备设重复接地保护;
(4)定期检修,螺杆泵因工作螺杆较长,刚性较差,容易弯曲,造成工作失常;衬套为橡胶制品,是单螺杆泵的一个易损件,它的好坏直接影响生产的正常进行,使用中,衬套可能从钢体内脱落或掉橡胶小块,通过检查三流雾化器喷头是否有橡胶块、观察螺杆泵上的压力表是否异常攀高来确定,根据生产频次对螺杆泵进行检修,视磨损情况更换衬套;
(5)安装自动控制系统,给泵安装变频器、温度、压力传感器,当工作中出现温度、压力在一定时间内持续偏离设定值时报警,严重时自动停车,可避免恶性事故的发生;
(6)安装泄爆装置,在输送物料的出口端安装泄爆片,当压力在一定时间内偏离设定值时,泄爆片就胀裂,从而释放泵内的压力,避免事故的发生;
此外,我公司粉状乳化炸药生产线的生产实践表明,粉状乳化炸药采用计算机控制连续乳化生产,现场定员少,存药量少,安全保障措施好,一旦发生事故,可大大减轻事故的灾害程度。但是,由于这种生产线的突出优点及某些片面宣传,使得一些人坚信自动化生产线都具有可靠的自动报警系统和遇险停机功能,采用了设计精良的专用设备等,可以安心生产,不会出安全事故。事实证明,这种认识是幼稚的,将这种观念纳入平时管理和操作是很危险的。首先,人们对粉状乳化炸药机理性质的研究还在深入进行,目前仍然停留在比对状态,当前只能对爆速作精确测定,而对各种热化学参数不能定性定量的驾驭,导致设计中的不确定性在所难免;其次,过分夸大自控生产线的功能而淡化了人的作用,且不说目前自控线上所采用的仪器、仪表的可靠程度如何,就某些专用设备而言,如乳化器的密封是乳化器最易损坏和发热的部位,该处不易安装温度传感器,这里的突发损坏就极易引发事故。因此,为了保证粉状乳化炸药生产的安全性,还须努力提高生产线的自动控制水平及可靠度;更要从思想上清醒地认识到自动控制系统在人的操控下才能尽善尽美,经常维护和切实的现场巡视是非常必要的。
4 结语
以上对粉状乳化炸药生产过程中的安全问题进行了部分罗列并提出了一些对策,但粉状乳化炸药生产过程中的安全问题涉及多个方面,在提高认识的同时,应当尽量提高粉状乳化炸药基质以及设备本身的安全性;同时人的因素也是不容忽视的,要不断加强人员培训力度努力提高从业素质;民用爆炸物品生产本身就有危险性,即使生产工艺发展到一个更高的阶段,其潜在的不安全因素依然存在;减轻和避免事故需要我们民爆同仁、科研院所继续不断地努力探索,真正提高我国粉状乳化炸药生产的本质安全水平。
摘要：通过对岩石粉状乳化炸药生产过程的阐述,列出目前该炸药生产过程中存在的主要安全问题,在此基础上提出了一些对策和建议,这对我国岩石粉状乳化炸药的安全生产具有一定的现实意义。
关键词：粉状乳化炸药,乳胶基质,设备,安全生产
参考文献
[1]汪旭光.乳化炸药[M].北京:冶金工业出版社,2008,309-330.
[2]黄文尧,颜事龙.炸药化学与制造[M].北京:冶金工业出版社,2009,169-170.
[3]黎涛,曹雄.乳化炸药生产过程中的安全性分析[J],工业安全与保,2010,36(3):15-16.
[4]黄寅生.炸药理论[M].南京:南京理工大学,2001,151-152.