Ⅱ型粉状乳化炸药技术的生产应用.pdf

2 0 1 0 年2 月Ⅱ型粉状乳化炸药技术的生产应用自建明 1 5 Ⅱ型粉状乳化炸药技术的生产应用‘ 白建明 山西广灵精华化工集团有限公司 山西广灵，0 3 7 5 0 0 【摘要]通过Ⅱ型粉状乳化炸药生产实践，从生产工艺、配方、性能和成本等方面与I 型粉状乳化炸药进行了比 较。Ⅱ型粉状乳化炸药产品爆炸性能优良，降低了生产成本，提高了生产本质安全性。 [ 关键词] 粉状乳化炸药安全性能 [ 分类号】 r l y 2 3 5 ．2 1 1 引言 岩石粉状乳化炸药是上世纪9 0 年代由南京理 工大学研制开发出来的一种新型工业炸药，兼有粉 状硝铵炸药和乳化炸药之优点，具有良好的爆炸性 能和抗水性能⋯。在此基础上。南京理工大学与煤 科总院爆破技术研究所和山西广灵精华化工集团有 限公司合作开发了煤矿许用粉状乳化炸药品种。粉 状乳化炸药专利技术属国内外首创，作为基础能源 大省的山西省，已建成1 2 条粉状乳化炸药生产线。 为了进一步提高粉状乳化炸药生产的本质安全 性，降低生产成本，南京理工大学与盾安化工集团公 司又开发了新一代粉状乳化炸药Ⅱ型粉状乳化 炸药峰】。作为产学研基地的广灵精华公司，在原来 的粉状乳化炸药生产线的基础上进行技术改造，于 2 0 0 8 年引进了Ⅱ型粉状乳化炸药生产技术及产品 配方，通过半年的试生产，与原来的粉状乳化炸药相 比较而言，有诸多优点，本文从生产工艺、生产技术、 产品应用等方面进行阐述。 2 生产工艺 粉状乳化炸药的制造工艺分为两部分乳化基 质的制备工艺和制粉工艺【3 J 。 I 型粉状乳化炸药的乳化部分采用国内不同的 乳化技术制得乳胶基质，乳胶分散相的液滴尺寸大 小不一，影响后面工序的雾化干燥效果。制粉部分 采用单风造粒系统和冷风干燥脱水法，能耗比较大， 产能小。Ⅱ型粉状乳化炸药的乳化部分采用专门的 大间隙、低转速的一级乳化器，并配套连续自动计量 和安全联锁控制技术，使氧化剂水相与复合油相均 匀地结合在一起，制成高均一性的乳胶基质B 】。制 粉部分采用先进的热风干燥制粉技术和双风系统， 干燥脱水与药体冷却分为两套独立系统，能耗显著 减少，同时药粉中的水分进一步降低，使药粉中的硝 酸铵水相快速冷却结晶，这样大大改善了产品的流 散性，消除了雾滴固化慢造成的粘壁现象。另外除 尘系统的湿法除尘器由卧式改为立式，尾气净化效 果好。Ⅱ型粉状乳化炸药工艺流程见图1 。 图1I I 型粉状乳化炸药工艺流程框图 3 生产技术 3 ．1 产品配方 粉状乳化炸药是以较低含水量的氧化剂溶液微 细液滴为分散相，特定的碳质燃料可燃剂组成的油 相溶液为连续相，通过乳化混合工艺制成油包水型 乳胶体，然后对乳胶体雾化、干燥、冷却制成一种粉 状炸药H J 。I 型粉状乳化炸药产品配方中油相材 料组分较多，供货厂家多，质量不稳定，影响产品储 存性能。虽然有些成分有利于增加乳化基质油膜的 强度，但在工艺控制不好和材料质量不稳定的情况 下，容易影响雾化效果，也会造成设备管道药粉粘壁 现象。Ⅱ型粉状乳化炸药产品配方中只有一种专用 复合油相作为可燃剂，供货专一，质量稳定，油相熔 化工序操作方便，并且减少了乳化剂加入量。由于 收稿日期2 0 0 9 - 0 8 - 3 1 作者简介白建明 1 9 7 1 一 ，男，高级工程师，主要从事工业炸药新产品的研究和制造。E - m a i l b j m _ P ．0 0 4 b j m 1 6 3 ．c o r n 万方数据 1 6 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s第3 9 卷第1 期 采用热风造粒干燥技术，雾化脱水效果明显，配方中 的外加水由原来的I 型粉状乳化炸药的3 ．O ％调整 至4 ．5 ％一5 ．0 ％，降低了水相粘度，提高乳化效果。 3 ．2 工艺控制 3 ．2 ．1 工艺温度 由于Ⅱ型粉状乳化炸药提高了水相中水的比 例，并且采用了低熔点的复合油相，这样水相溶解及 油相熔化温度比原来降低5 。C ，即水相温度可控制 在1 2 5 1 3 0 ℃，油相熔化温度控制在1 2 0 1 2 5 ℃， 乳化温度不超过1 3 0 ℃，提高了生产的本质安全。 3 ．2 ．2 乳化器选型及螺杆泵压力 乳化器是粉状乳化炸药安全生产的关键设备， 为了进一步提高乳化工序的本质安全性，在保证产 品质量的前提下应尽可能降低主轴转速，加大定子 与转子之间的间隙，降低内部压力，防止机械摩擦和 碰撞。Ⅱ型粉状乳化炸药生产工艺采用的是一级乳 化器，转速低于1 0 0 0r ／m i n ，其线速度、转子与定子 间隙符合民用爆炸物品专用设备目录的相关要 求。由于降低了乳化基质的粘度，输送乳化基质的 螺杆泵的压力由原来的0 ．5 ～0 ．8 M P a 降低至0 ．2 0 ．3 M P a ，使乳化工序和基质输送工序的本质安全性 得到了进一步提高。 3 ．3 炸药密度与装药 Ⅱ型粉状乳化炸药配方中只采用一种低熔点的 复合油相【2 】，且乳化剂加入量显著减少，使得乳胶 基质粘度降低，雾化干燥后的颗粒不易粘接。同时 由于采用热风造粒干燥技术，使得脱水效果明显提 高，成品的水分由原来I 型粉状乳化炸药的2 ．5 ％ 一3 ．5 ％降至2 ．O ％以下。炸药堆积密度由原来的 0 ．5 0 ～0 ．5 4 9 ／c m 3 增加至0 ．6 0 0 ．6 5 9 ／c m 3 ，药粉流 散性好，提高了装药效率和装药质量，夏季生产尤为 明显。药卷密度由原来0 ．8 5 0 ．8 7 9 ／c m 3 增加至 O ．9 0 9 ／c m 3 以上，提高了粉状乳化炸药的体积威力。 3 ．4 性能 3 ．4 ．1 产品的爆炸性能 产品爆炸性能直接影响用户的使用效果，Ⅱ型 粉状乳化炸药与I 型粉状乳化炸药产品爆炸性能基 本一致，性能优良，工厂现场测试结果对比见表1 。 表1 产品爆炸性能测试 项目 I 型粉状乳化炸药Ⅱ型粉状乳化炸药 3 ．4 ．2 产品安全性能 通过2 0 0 7 年和2 0 0 9 年国家安全生产抚顺矿用 设备检测检验中心的两次安标检验，产品的井下可 燃气安全度、抗爆燃性、机械感度等各项指标均合 格，完全符合标准要求。Ⅱ型粉状乳化炸药在生产、 运输、储存和使用各环节是安全的，是一种安全性能 好的粉状炸药，二级煤矿许用粉状乳化炸药安全性 能测试结果见表2 。 表2 产品安全性能测试 懦目 I 型粉状乳化炸药1 I 型粉状乳化炸药 悄目2007年 2 0 0 9 年 3 ．4 ．3 产品储存性能 进行了产品的储存性能试验，主要性能指标衰 减幅度不大，产品储存性能基本稳定，储存性能测试 结果见表3 。 表3 粉状乳化炸药产品储存性t g 溺, l 试 3 ．5 生产成本 Ⅱ型粉状乳化炸药产品配方中油相材料价格比 原来的低，而价格高的乳化剂用量下降，主要原材料 一项比I 型粉状乳化炸药明显降低；由于采用了双 风系统，并在春冬季节利用外界风生产，除湿设备运 行减少，同时溶解温度降低则减少了生产蒸汽用量， 因此能耗略有下降。按2 0 0 9 年上半年材料现行均 价核算，Ⅱ型粉状乳化炸药生产成本比I 型粉状乳 化炸药降低1 9 1 ．3 形t 。按年产1 2 0 0 0t 计算，年可 增利润2 2 9 ．5 6 万元，经济效益明显增加。 3 ．6 其它 由于Ⅱ型粉状乳化炸药流散性比较好，药粉颗 粒不易粘接，雾化成粉率高。药粉在干燥、输送过程 中设备及管道表面积聚粘附很少，既减少了在线药 量，又大大减少了清理工作量，真正实现了安全文明 清洁生产。 4 产品应用 自产品投放市场以来，在煤矿和非煤矿山大量 万方数据 2 0 1 0 年2 月Ⅱ型粉状乳化炸药技术的生产应用白建明 1 7 应用。通过售后跟踪调查，产品爆炸性能优良，放炮 后烟雾少，同时便于操作和装填，无拒爆或半爆、爆 燃现象，炮眼利用率高，并且能提前进入工作面，这 样加快了掘进循环进度，提高了工作效率；井下使用 安全，每百吨煤能节约炸药5k g 左右，提高了经济 效益。 5 结论 Ⅱ型粉状乳化炸药技术比原来的I 型粉状乳化 炸药在产品配方、生产技术方面都有较大的改进，Ⅱ 型粉状乳化炸药具有以下特点 1 工艺优化，整体 连续化自动化水平高，采用先进的热风干燥制粉技 术和双风系统，能耗减少； 2 产品配方调整科学合 理，组分简单，材料选择合理，既保证了爆炸性能优 良，储存性能稳定，又降低了原材料成本和生产成 本； 3 水相、油相溶解温度降低；采用了低转速、大 间隙的一级乳化器，乳胶基质粘度减小，输送基质的 螺杆泵压力降低，提高了生产的本质安全性； 4 药 态流散性好，炸药密度增加，提高了装药效率； 5 具有优异可靠的可燃气安全度和抗爆燃性能，机械 感度等安全性能优良，炮烟少，从而保证了生产、运 输、储存和使用各环节的安全，是一种安全性能优异 的粉状工业炸药。 参考文献 [ 1 ]倪欧琪，俞明熊．粉状乳化炸药的研究与发展[ J ] ．爆 破器材，2 0 0 0 ，2 9 2 1 2 1 5 ． 【2 ]唐双凌，倪欧琪．Ⅱ型粉状乳化炸药的研究【J ] ．爆破 器材，2 0 0 7 ，3 6 6 1 5 1 7 ． [ 3 ]吕春绪，等．工业炸药理论[ M ] ．北京兵器工业出版 社，2 0 0 3 ．3 0 5 3 1 1 ． 【4 ]倪欧琪．粉状乳化炸药微观结构研究[ J ] ．爆破器材， 1 9 9 8 ，2 7 3 6 8 ． A p p f i c a t i o no fM o d e l ⅡP o w d e r yE m u l s i o nE x p l o s i v eT e c h n o l o g y B MJ i a n m i n g G l 娜_ g l i 唱J i n 吣C h e m i c a lG r o u pC o ．，Ⅲ． S h a n x iG u 柚班I I g ，0 3 7 5 0 0 [ A B S 7 m A c r ] B a s e do nt h ep r o d u c t i o np r a c t i c eo fM o d e lI Ip o w d e r ye m u l s i o ne x p l o s i v e ，c o m p a r a t i v ea n a l y s i so np r o - d u c t i o nt e c h n i q u e ，f o r m u l a ，p e r f o r m a n c ea n dc o s ta g a i n s tM o d e lIp o w d e r ye m u l s i o ne x p l o s i v eh a sb e e nd o n e ．T h eM o d e l Ⅱ p o w d e r ye m u l s i o ne x p l o s i v eh a sb e t t e re x p l o s i o np e r f o r m a n c e ，l o w e rp r o d u c t i o nc o s t ，a n di m p r o v e di n t r i n s i cs a f e t y 聃 s h o w n ． [ K E YW O R D S ] p o w d e r y e m u l s i o ne x p l o s i v e ，s a f e t y ，p e r f o r m a n c e 上接第1 4 页 4 结论 1 乳化剂的质量不单影响炸药性能和贮存稳 定性，还影响到乳化机械的安全使用。如果乳化后 的基质太粘稠，造成乳化系统的管道压力升高，造成 爆炸的危险；如果乳化后的基质太稀，炸药贮存稳定 性差，炸药的爆速和猛度低。选择好的乳化剂是保 证炸药性能良好的关键。 2 减少油相材料的比例会严重影响炸药的稳 定性能，使得炸药贮存时间缩短，猛度和爆速都明显 下降；增加油相材料的比例会造成乳化不完全，炸药 综合性能下降。油相与乳化剂的比值在2 左右，炸 药性能比较理想。 3 使用珍珠岩做敏化，在每吨炸药中加人约 3 7 ．8 k g 的珍珠岩，炸药综合性能最好。 参考文献 [ 1 ]张命林．乳化炸药生产过程中破乳问题分析[ J ] ．煤 矿爆破，2 0 0 7 ， 4 1 8 1 9 ． [ 2 ]江瑜昭．浅谈影响乳化炸药贮存稳定性的因素[ J ] ． 煤矿爆破，2 0 0 8 ， 3 1 4 1 6 ． [ 3 ] 张德全．影响乳化炸药产品质量的主要因素探讨 [ J ] ．煤矿爆破，2 0 0 8 ， 8 3 6 3 7 ． [ 4 ]叶图强，郑旭炳，汪旭光，等．装药车制乳化炸药的试 验研究[ J ] ．含能材料，2 0 0 8 ， 3 2 6 2 2 6 6 ． [ 5 ]陈飞．珍珠岩敏化技术参数对乳化炸药性能的影响 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 2 ，3 1 1 的一1 3 ． D i s c 啦醯O no nF a c t o r sA f f e c t i n gt h eP e r f o r m a n c eo fE m u l s i o nE x p l o s i v e X I O N GJ i a q u a n G u a n g d o n gL i t u oI n d u s t r i a lE x p l o s i v eM a t e r i a l sP l a n t G u a n g d o n gS h a o g u a n ，5 1 2 1 4 6 L I NH u a d a i M i l eM f g ．C h e m i c a lC o ．，L t d ． G u a n g d o n gq i n g y u a n ，5 1 1 5 1 7 [ A B S T R A C T ] T h ee f f e c to fe m u l s i f i e rt y p e ，o i lp h a s em o u n ta n ds e n s i t i z e dm a t e r i a la m o t m to nt h eq u a l i t ya n ds t a b i l i t y de m u l s i o ne x p l o s i v ei ss t u d i e d ，a n dc o m p r e h e n s i v ea n a l y s i si aa l s od o n ew i t ht h ep r o d u c t i o nd a t a ．A p p r o a c h e so nr e s o l v i n g t h ep e r f o r m a n c ea n ds t o r a g es t a b i l i t yo fe m u l s i o ne x p l o s i v e sa r eP 加甲岫旧l e d ． [ K E YW O R D S ] e m u l s i o ne x p l o s i v e ，e m u l s i f i e r ，s t a b i l i t y 万方数据