导爆药粉下药装置的改进及分析.pdf

2 0 1 5 年8 月 导爆药粉下药装置的改进及分析张朝阳 3 7 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 1 - 8 3 5 2 ．2 0 1 5 ．0 4 ．0 0 9 导爆药粉下药装置的改进及分析来 张朝阳 前进民爆股份有限公司 河南宜阳，4 7 1 6 0 0 [ 摘要]针对现有塑料导爆管生产过程中由于导爆药下药时易黏附在机针底部，导致机针堵塞或药粉在管内壁 分布不均、爆速值不稳定的现象，本文通过增加气路装置、利用微气流吹扫药粉，抑制药粉的积聚。试验表明微气 流吹扫条件下，导爆药的下药均匀性和爆速均一性得到明显提高；药粉与导爆管内壁的黏附性亦大幅度增加，药粉 脱落堆积现象减少，导爆管的使用可靠性得到提高；此外，机针经气流吹扫后表面温度降低近2 0 ℃．大大提高了导 爆药的热安定性以及生产的本质安全性。 [ 关键词]导爆药；导爆管；下药装置；药粉黏附性 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 ；T Q 5 6 5 ；T J 5 1 0 ．5 引言 导爆管是我国2 0 世纪8 0 年代初投人使用的起 爆器材．具有抗电抗水性好、操作安全、成本低廉等 诸多优点，因此导爆管迅速在爆破工程中得到推广 应用[ 1 - 2 ] 。导爆管由塑料管和导爆药两部分组成。 塑料管由高压低密度聚乙烯 L D P E 经挤塑拉制而 成，是导爆药涂敷的载体，也是导爆管形成低速爆轰 的条件和传播低速爆轰波的媒介。导爆药由猛炸 药、铝粉和添加剂组成，是涂敷在塑料管内壁上的一 薄层爆炸混合物，是导爆管稳定传爆的能源[ 3 ] 。 我公司自2 0 世纪8 0 年代开始生产导爆管．由 于导爆药原材料粒度小 5 ～2 0 斗m ，流散性差，为 提高下药均匀性安装了下药振动器，但在生产过程 中仍会出现下药机针挂药团的现象。当挂药量达到 一定值时，成团的导爆药会同时落下，使得导爆管局 部药量过大。该现象导致导爆管爆速偏差大，严重 降低产品质量管内壁部分区域积聚的大量药粉易 导致传爆过程中导爆管被炸穿．降低导爆管传爆的 可靠性；更有甚者，在中深孔爆破过程中，成团的导 爆药会脱落并堵塞导爆管雷管口，导致传爆中断，出 现哑炮现象，极大地降低了工程爆破的质量和安全 性[ 4 - 7 ] 。此外，在极端情况下，积聚的导爆药会堵塞 机针孔．不仅降低了产品的成品率和生产的连续化 水平，更降低了生产的本质安全性。调研发现，该现 象不是我公司的特例．而是绝大部分企业均存在的 共性问题。 为此．亟须对现有下药装置进行改进，提高药粉 的下药均匀性，提升导爆管的质量水平和生产的本 质安全性。 1 导爆药下药装置设计 1 ．1 导爆药下药装置机头 现有塑料导爆管挤出机的机头主要由药杯、搅 拌器、口模、芯模、下药机针、振动器组成。塑料粒子 在挤出机内加热挤出，经E l 模和芯模定型为内径1 ．5 m m 、外径3 ．0m m 导爆管外壳药杯里存放的导爆 药通过机针，在振动作用下落入并黏附在黏流态的 导爆管内壁上，形成导爆管成品。利用现有设备，在 芯模中上端开一囝2m m 的小孔．通人稳定流速的压 缩空气。微气流沿着芯模与机针的间隙向下吹扫， 从而抑制导爆药粉在机针上的积聚，促使导爆药均 匀地分散，并附着于导爆管内壁。机头下药部分形 状示意图如图1 。 1 ．2 导爆药下药装置气路 导爆药粉下药装置气路如图2 。压缩空气经球 阀、过滤器之后除去杂质和水汽，再经稳流计后得到 恒定的、流量可控的微气流然后通过芯模中上端的 通气嘴进入芯模与下药针间的空隙。机针下端的药 粉在持续、稳定气流的吹动下，药粉不易积聚，从而 避免挂团现象。气流的大小是整个吹气工艺的关 键气流过大会将导爆管吹变形，过小又起不到相应 的作用。在生产过程中，由于口模大小、结构及导爆 管拉制速度的不同，气流的大小也随之变化。通常 情况下气体的流速为1 0 ～1 5m L ／s 。 采收稿日期2 0 1 4 1 0 1 4 作者简介张朝阳 1 9 7 4 ～ ，男，T 程师．主要研究方向火T 品T 艺研究。E - m a i l l y y y z c y s i n a ．c o r n 万方数据 3 8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 4 卷第4 期 I 一机针2 一气管接头3 一芯模 訇1导爆管挤卅机机头示意陲 1 一气源；2 一球阀；3 一过滤器；4 一稳流计；5 一机头 图2 下药装置气路图 F i g ．2 G a sp a t ho ft h ec h a r g i n gm a c h i n e 2 测试方法 2 ．1 导爆管的制备 本试验在前进民爆股份有限公司5 。导爆管试 验拉管机上进行试验。 导爆药原料及配方 质量分数 9 0 ％R D X 1 0 ％A 1 。R D X 过1 5 0 目筛，A l 5 0 ％片状A 1 5 0 ％ 球状A 1 过2 0 0 目筛。导爆药含水量 质量分数 ≤ 0 ．1 ％。 挤出机各段及口模温度 实测值 1 2 4 、1 3 7 、 1 4 0 、1 3 5o C 。 塑料粒子为上海石化的L D P E ，牌号为N 2 1 0 。 拉管速度6 0m ／m i n 。 2 ．2 下药量测试 在机针正下方1 0c m 处放置一精度1m g 以上 的电子天平。天平上有一容量为5 0m L 的量简．量 筒内壁涂有甲基硅油，以确保掉落的导爆药粉附着 于量筒内壁不会出现扬尘现象。机针伸人量筒内约 1 0c m ，既确保下落的导爆药不会随气流溢出．又尽 量降低气流扰动对测试结果的影响。实时记录天平 示数，即可确定不同时间段导爆药的下药量。 2 ．3 爆速测试 依据w J ／T2 0 1 9 - - 2 0 0 4 塑料导爆管中的光电 法测试。 2 ．4 导爆药黏附性定量测试法 参照文献[ 8 ] ，以特定震动条件下导爆药的脱 落率来表征导爆管与导爆药的黏附性。 2 ．5 雷管拒爆试验 1 分别将药量为1 2 、1 6 、1 8m g ／m 各5 0 根1 6m 导爆管与8 4 瞬发雷管装配成导爆管雷管；2 5 0 根导 爆管雷管分成两批，每批2 5 根，用雷管脚线将2 5 发 雷管捆扎在一起，使其晃动时不会松散；3 将导爆 管和雷管垂直于地表，剧烈晃动导爆管 侧向来回 晃动，2 形秒，每批晃动1m i n ；4 逐个起爆导爆 管；5 统计出雷管拒爆的次数[ 9 ] 。 2 ．6 机针温度测试 将挤出机挤出量调为零，同时关闭下药装置。 从机针底部插入温度传感器，传感器距机针底端2 c m 。待温度恒定后记录普通和吹气两种条件下传 感器的温度。 3 塑料导爆管性能测试结果与分析 3 ．1 下药均匀性 单位时间段内机针底部落下的导爆药质量可以 直观地衡量下药的均匀性。分别将两种条件下、不 同时间间隔内落下的药粉量进行对比，结果如图3 。 置 嘲 喀 舞 糯 曲 乓 嘲 惶 禽 榴 H , t l 司间隔为5S b 时间间隔为1 0s 图3 不同下药方式下的药粉质量 F i g ．3W e i g h to fe x p l o s i v ep o w d e ri nd i f f e r e n tc h a r g i n gw a y 由图3 可知，时间间隔5s 时，普通下药方式下 药粉的质量波动较大，而吹气方式下的质量波动较 万方数据 2 0 1 5 年8 月 导爆药粉下药装置的改进及分析张朝阳3 9 平缓；而时间间隔1 0s 时，两种方式下的药粉质量 相差不大。由此得出两个结论1 导爆药从药杯落 人机针初期是比较均匀的。由于药粉在机针底部的 积聚，导致普通下药方式下药粉掉落量差异增大而 在微气流作用下，药粉的积聚现象得到明显抑制．从 而下药均匀性明显提高，如表1 所示。2 药粉在机 针底部积聚挂团的保留时间位于5 。1 0S 之间。 袁l导爆管下药精度对比 T a b ．1 A c c u r a c yc o m p a r i s o no fn o n e lc h a r g i n g 3 ．2 爆速均匀性 导爆管爆速的稳定性是间接衡量药粉分布均匀 性的指标之一。按2 ．3 中的方法每个样平行测量 1 0 次，得到相应的极差和标准差，结果如表2 所示。 由表2 可知。随着下药量的增加。药粉在导爆管内壁 的分布均匀性降低，导致爆速的极差及标准差均增 大；且下药量相同时，吹气条件下的爆速稳定性更 好。这是由于微气流的扰动会提高药粉的下药均匀 性，且气压差会促使药粉向导爆管内壁移动，提高两 者间的黏附性。从而进一步提高爆速的均一性。 表2导爆管爆速测试 T a b ．2D e t o n a t i o nv e l o c i t yt e s to fn o n e l 3 ．3 药粉黏附性 目前我国没有药粉黏附性的直接指标。但药粉 的黏附性直接影响了导爆管的传爆可靠性及产品质 量。按2 ．4 中的方法进行药粉黏附性测试，结果如 表3 所示。由表3 可知，随着下药量的增加，导爆药 的脱落率也随之增加吹气条件下的药粉脱落率均 低于普通下药方式的药粉脱落率。由此可见，吹气 条件下，原本以自由落体形式黏附在导爆管内壁的 表3导爆管药粉黏附性测试 T a b ．3 A d h e s i v i t yt e s to fe x p l o s i v ep o w d e r 药粉将在压差的作用下主动撞击管内壁，从而增加 两者间的黏附力。且随着下药量的增加，两种下药方 式间的区别愈加明显。 3 ．4 雷管拒爆试验 在中深孔爆破过程中，由于垂直于地表的导爆 管较长，如果导爆药黏附性差．会导致大量脱落的药 粉堆积在雷管口，造成堵管而使得雷管拒爆。雷管 拒爆后使得爆破质量下降、爆破工期延长，尤其是拒 爆雷管的排查及处理是极其危险的操作。因此。提 高导爆药黏附性，减少甚至消除由于药粉堵管而引 起的雷管拒爆现象，也是导爆管制备过程中亟须解 决的问题。 为此，按照2 ．5 中的步骤，模拟导爆管中深孑L 爆 破过程中的状态，进行雷管拒爆试验。结果发现确 有雷管拒爆现象发生。通过对雷管进行解剖，确认 雷管的拒爆是由于脱落的导爆药沿着导爆管空腔掉 落，通过橡胶塞传火孔掉人雷管内延期体上面并堆 积．造成导爆管传爆后喷出的火焰不能及时点燃延 期体，从而造成雷管拒爆，而非雷管本身质量原因。 由测试结果 表4 可知，吹气条件下，即使下药量增 加到1 8m r , ／m ．雷管仍不会出现由于导爆药粉堵管 而产生的拒爆现象。说明通人气体后，药粉对导爆 管内壁的黏附性大大增加，药粉不易脱落。 表4 雷管拒爆试验 T a b ．4M i s f i r et e s to fd e t o n a t o r 3 ．5 机针温度测试 机针是垂直悬挂于导爆管挤出机机头内的中空 万方数据 4 0 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 4 卷第4 期 金属管．本身不与芯模接触。但由于热辐射，其温度 与芯模温度接近。机针是整个导爆管拉制设备中唯 一与导爆药直接接触的高温金属。其自身温度的高 低决定了导爆药的热安定性。限于芯模温度决定了 导爆管的成型性及圆度，其不可调性也导致机针的 温度一直居高不下，严重影响了生产的安全性。 由2 ．1 可知．本试验中口模的温度为1 3 5 ℃。 在通常条件下，机针的平均温度在1 3 3 ℃左右；而当 通人微气流后．机针的平均温度降至1 1 6 ℃左右，比 原温度降低了1 7 ℃，提高了导爆药的热安定性，生 产的本质安全性得到增强。 4 结论 通过在导爆管挤出机头的芯模中上端开一囝2 m m 的l l , f L ．通流速1 0 1 5m L ／s 的压缩空气，使微 气流沿着芯模与机针的间隙向下吹扫，达到抑制导 爆药粉在机针上积聚和降低机针表面温度的目的。 该工艺的特点 1 导爆药的下药量更加均匀，爆速均一性得到 提高 2 导爆药的黏附陛进一步提高，“黑龙”和堵管 现象明显减少 3 有效解决了导爆管挤出机机头堵药的情况， 提高了生产连续化水平； 4 降低了导爆药接触的机针表面温度，生产的 本质安全性得到增强。 参考文献 [ 1 ] 刘自铴，蒋荣光．工业火工品[ M ] ．北京兵器工业出 版社，2 0 0 3 ． 『2 ]刘大斌．塑料导爆管的起爆、传爆及输出性能研究 [ D ] ．南京南京理工大学，2 0 0 2 ． L i uD a b i n ．S t u d yo ft h ei n i t a t i o n ，e x p l o s i o nt r a n s f e r i n g [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] a n do u t p u tc h a r a c t e ro fn o n e lt u b e [ D ] ．N a n j i n g N a n j i n g U n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 2 ． 侯建华．特殊使用条件下提高导爆管传爆可靠性研究 『D ] ．南京南京理工大学，2 0 0 4 ． 徐东．高强度导爆管研制[ D ] ．南京南京理工大学， 2 0 0 4 ． 何中其，彭金华，刘大斌，等．导爆管传爆性能设计与 参数分析[ J ] ．爆破器材，2 0 1 0 ，3 9 3 1 ．3 ，7 ． H eZ h o n g q i ，P e n gJ i n h u a ，L i uD a b i n ，e ta 1 ．A n a l y s i s a n dd e s i g no fd e t o n a t i o np a r a m e t e r si nn o n e lt u b e [ J ] ．E x - 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