冷却珍珠岩技术在乳化炸药生产过程中的应用.pdf

8 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 冷却珍珠岩技术在乳化炸药生产过程中的应用。 李长发吴文慧牛斌 甘肃久联民爆器材有限公司兰州和平分公司 甘肃兰州，7 3 0 0 9 4 [ 摘要]文章介绍了乳化炸药物理敏化生产过程中，为加快装药前炸药冷却速率，引人空调冷却技术，提出冷却 珍珠岩的方法，解决了乳化炸药冷却过程中冷却速率不等、药温不均匀的问题。通过试验证明，在敏化前将珍珠岩 先进行冷却，然后再均匀地分散于基质中。并与基质进行稳定、均匀的热交换，达到均匀、快速冷却乳化炸药的降温 目的。 [ 关键词] 乳化炸药基质珍珠岩热交换均匀降温 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 1 引言 近年来，随着国内乳化炸药生产技术的不断发 展，特别是快速化学发泡技术的突破性进展，乳化炸 药生产技术已达到相当高的水平。目前，国内乳化 炸药生产乳化技术主要分为化学敏化和物理敏化两 种，化学敏化一般采用在有机岩溶液中加入发泡助 剂或促进剂等。化学敏化爆速高、成本低、易产生后 效，使密度下降，炸药威力明显降低。物理敏化采用 空心玻璃微球、膨胀珍珠岩等作为固体载体。该方 法工艺简单，尤其在北方深受用户的喜爱。 利用膨胀珍珠岩进行乳化炸药物理敏化，掌握 膨胀珍珠岩的物理作用、热传导性能、敏化技术原 理，对提高产品性能及生产效率均有积极的意 义[ 1 】。 但在实际生产过程中，敏化后的乳化炸药在晾 药环节上一直是一个难点。因为膨胀珍珠岩敏化， 要求敏化温度在 5 5 2 ℃范围内，实际最佳装药 温度要求在4 0 一4 5 ℃，并要求有较高的温度均匀 性。目前通常采用先冷却乳胶基质，使乳胶基质达 到理想的敏化温度，再进行敏化。一般采用的方法 有套管冷却工艺、夹套冷却工艺、静态混合器工艺、 钢带喷淋冷却工艺等。最有效的晾药方式是钢带冷 却法，这种方法所用钢带长，工房面积大，改造投资 巨大旧J 。本文根据物理敏化的原理，利用膨胀珍珠 岩具有的保温性能，将冷却膨胀珍珠岩技术与敏化 技术相结合进行降温，并加以探讨和应用。 2 珍珠岩的主要技术参数 珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩经破碎、预热 熔烧而制成的，它是一种白色多孔性松散颗粒物料。 主要应用于建材、保温、隔音、乳化炸药敏化剂，是一 种价格低廉的夹带气体的固体密度调节剂。 主要化学成分是S i 0 2 、A I 0 3 、C a O 等。外观白 色多孔性的松散颗粒，无肉眼可见杂质。容重 。 6 5 k g ／m 3 ；。 7 5 k g ／m 3 增水型 。粒度2 0 目一8 0 目范围 ≥9 5 ％ 。水分≤2 ％1 3 ] 。 3 空调制冷技术应用系统 3 ．1 设计思路 建立试验模型为A E 型乳化炸药全连续化、自 动化生产线，其敏化系统采用连续可调式定量螺旋 输送珍珠岩，在实际生产过程中，乳胶基质在连续混 拌机特殊的搅拌、输送机构作用下，珍珠岩和乳胶基 质在自由状态下被充分混拌、分散均匀。乳胶基质 在敏化前往往得不到充分的冷却，分析其原因主要 是乳胶基质的粘度大、导热系数小、热扩散率低，在 常温下乳胶基质的粘度高达5 0 0 7 0 0P a s ，高温 乳胶基质的热量不能迅速、及时地传给较冷基质或 其它物质。同时由于膨胀珍珠岩的固有保温性能， 使热量更难传导、散失。 基于以上原因，在混拌之前，将珍珠岩先进行冷 却、混拌以后，冷却的珍珠岩颗粒均匀分散于乳胶基 质当中，并与基质有最大的接触面积，大大提高热交 换速率，进行充分热交换，对乳胶基质进行冷却，最 终达到均匀降低乳化炸药温度的目的。 3 ．2 空调制冷技术的应用方案 由于珍珠岩内部具有大量空隙，是炸药爆炸时 “热点”来源。选用工业制冷压缩机，将空气压缩制 冷后，通过冷风输送机、管道，将冷风分为3 路，一路 通入珍珠岩贮料罐内 1 01 1 1 3 ，带有压力的冷风在 收稿日期2 0 0 9 - 0 6 - 2 5 作者简介李长发 1 9 6 1 一 ，男，高级工程师，主要从事工业炸药新产品、新技术研究。E ．m a l l 1 2 3 4 5 j j k k s h o u ．e o m 万方数据 2 0 1 0 年2 月 冷却珍珠岩技术在乳化炸药生产过程中的应用李长发等 9 珍珠岩间隙中缓慢通过，逐步将珍珠岩内部空隙中 的气体降温冷却，最终将珍珠岩颗粒降温。为达到 最佳的降温效果，在插人珍珠岩贮料罐内的管道上 钻孔，增大冷风与珍珠岩直接接触的面积。在试验 过程中，先测定室温状态下珍珠岩的温度，然后开启 冷却系统，在冷却3h 后测得的数据如表1 所示。 表1 珍珠岩的降温幅度 ℃ 从表l 可以看出，贮料罐内的珍珠岩在冷却3h 后，温度可下降7 8 ℃。如果增加冷却时间，珍珠 岩的温度会更低。 第二路冷风通入连续混拌机内珍珠岩出料口 处，在此处设计一个专用的冷风分散装置，冷风量可 按需求调节。珍珠岩经定量输送螺旋，在此处处于 自由落体状态，并由密实变为松散，冷风将下落的膨 胀珍珠岩再次冷却后进入敏化机。 第三路是将富余冷风通入冷却风筒中，最大限 度地利用压缩机的制冷功效。 3 ．3 对乳化炸药药体降温的影响 原有冷却系统是传输皮带与风机联合系统。 利用风机的大流量风速风冷传输带上薄层药体 2 3 e r a ，皮带总长1 1m ，有效风冷长度9m 。在产 量为1 ．8t ／h ，环境温度低于1 5 ℃，冷却效果还能达 到装药温度要求；如果环境温度高于1 5 ℃，降温幅 度明显不足，且药温不均匀，达不到装药要求的工艺 温度。 采用上述冷却珍珠岩的技术后，在2 0 0 9 年5 月 进行对比降温试验，并收集了试验数据，具体见表2 和表3 。表2 中的平均降温幅度为5 ．1 ℃，表3 中的 平均降温幅度为9 ．I 。C 。 由表2 和表3 可以看出，由于采用了先冷却珍 珠岩，再用冷却的珍珠岩冷却基质，提高了敏化时的 表2 使用风机冷却后炸药降温幅度 ℃ 表3 使用空调冷却技术后炸药降温幅度 ℃ 热交换效率及均匀性，乳化炸药的降温幅度比起风 机皮带系统，有了进一步的提高，缩短了炸药在线存 放时间，提高了劳动生产效率，保证了后期的装药质 量。 由于珍珠岩为热的不良导体，混拌之后过1 0 m i n 左右均匀完成热传导，炸药内各点的降温幅度 基本均一，在室温低于2 0 ℃的环境条件下，可直接 将炸药送往装药工序装药。为考察炸药性能变化情 况，在皮带输送机下料处随机检测药体温度和密度， 并取样检测性能。每次同时取2 个样，结果如表4 和表5 所示。 表4 乳化炸药温度和密度检测 表5 乳化炸药爆速和殉爆距离检测 由表4 、表5 可以看出，乳化炸药的密度和殉爆 距离并未受到大的影响，但其爆速有较明显的提高。 分析其原因是冷却后的膨胀珍珠岩在敏化时，吸收 了来自基质的热能，快速降低了基质中熔化的油性 物质的温度并固化。同时使珍珠岩内部空隙气体体 积膨胀增大，压力增高，油相物质难以渗入珍珠岩空 隙内，保持了“热点”的数量，提高了炸药内在质量。 4 结论 1 引用空调技术冷却珍珠岩在乳化炸药中的 成功应用，缩短了炸药的晾药时问，降温更趋于均 匀，减少装药过程中药卷的破损率，节约了材料，保 证了产品质量。 2 珍珠岩和炸药的降温幅度，在 一定的范围内可通过冷风控制装置调控，既能保证 敏化效果，又能达到降温目的。 3 可做为现有冷 却系统的辅助手段，加快乳化炸药的降温速率。 下转第1 2 页 万方数据 1 2 爆破器材E x p l o s i v e b l a t e f i a l s 第3 9 卷第1 期 冷凝水全部回收利用，第二级冷却、冷凝水循环使 用，基本杜绝废水的后续处理及排放，同时大大减少 冷却循环用水的后续污染，具有显著的环保意义。 3 ．2 改造的技术措施 “液混式”膨化硝铵炸药生产线技术是以膨化 理论为基础、借鉴液相混合机理发展的创新工艺设 备技术，其主要实现的工艺过程为膨化结晶及混药， 与原有膨化硝铵炸药生产线技术相同，因此在现有 膨化硝铵炸药生产线基础上改造具有较好的可行 性，仅需通过以下方面的改造就可实现 1 取消现有水相高位罐，增设混合器，油相罐、 水相罐增设计量泵送装置，满足油水相混合需要。 2 改进或重新选择连续化结晶机，实现连续结 晶、连续出料。 3 在现有大气冷凝器的基础上增设一级水浴 冷凝装置，实现废水回收利用。 4 取消后续膨化硝铵输送螺旋、粉碎机、粉碎 后硝铵输送螺旋、三料混合器等设备，直接安装混药 螺旋；或者在现有工房基础上对结晶机进行重新布 置，优化工艺设备布置完成改造。 5 在现有基础上补套完善附属设备及管线。 4 结语 “液混式”膨化硝铵炸药生产线技术对膨化硝 铵炸药技术进行了进一步提升，大大简化了生产工 艺，降低了生产线存药量，提高了炸药综合性能，制 得的炸药摩擦感度、机械感度为零。由于两种生产 线技术实现“膨化结晶、混药”的工艺过程基本相 同，所需工房建筑物外形尺寸相当或相对减小，因此 比较符合现有膨化硝铵炸药生产线技术改造需求， 选用“液混式”膨化硝铵炸药生产线技术，对现有膨 化硝铵炸药生产线进行改造是符合企业发展需要 的，亦同时为企业进行改造提供了充分的可行性。 参考文献 [ 1 ]吕春绪，刘祖亮，陆明，等．膨化硝铵炸药[ M ] ．北京 兵器工业出版社。2 0 0 1 ．6 - 9 2 ． [ 2 ]陆明．工业炸药配方设计[ M ] ．北京北京理工大学出 版社，2 0 0 2 ．7 6 1 0 3 ． [ 3 ] M ．L ua n dc ．L u ．Ac o m p u t e rm o d e lf o rf o r m u l a d o no f A N F Oe x p l o s i v e s [ J ] ．S e i ．T e e h ．E n e r g e t i cM a t e r i a l s ， 2 0 0 7 ，6 8 4 1 1 7 1 1 9 ． [ 4 ] 陆明．高性能粉状硝铵炸药研究[ J ] ．爆破器材，2 0 0 7 ， 3 6 6 9 1 1 ． R e c o n s t r u c t i o nS u g g e s t i o n sf o rL i q u i dM i x - s t y l eP r o d u c t i v eT e c h n o l o g yo t E x p a n d e dA m m o n i u mN i t r a t eE x p l o s i v e C A I 、ID e h u a i ①，叫M i n g o ，W US i f e n g ①，Z H A N ；L i g a n o ，J I A I 、I GZ h i h u a ①，Z H A N GH a n p i n g ① I 童 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 eb l a t e f i a l 8P 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 ②S c h o o lo fC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，N a n j i n gU 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 J i a n g s uN a n j i n g ，2 1 0 0 9 4 [ A B S T R A C T ] T os o l v et h ep r o b l e m se x i s t i n gi nt h ep r o d u c t i o no fe x p a n d e da m m o n J l l l nn i t r a t ee x p l o s i v e ，an e we o t m t e r - m e a 8 u 弛，r e e o m t r u e t i n gt h et e c h n i c a le q u i p m e n t sb yu s i n gl i q l l i dm i x - s t y l ep r o d u c t i v et e c h n o l o g y ，i 8d i s c u s s e df r o mt h et w o I E I S l 3 1 e c t f lo fs c i e n t i f i ca n df e a s i b i l i t y ．A f t e rr e e o m t r u c t i n g ，b o t ht h ee x p l o s i o np e r f o r m a n c eo fe x p a n d e da m m o n i u mn i t r a t ee X - p 1 0 6 i v ea n dt h es a f et e c h n o l o g y0 fp r o d u c tl i I 他a 弛i m p r o v e d ． [ K E YW O R D S ] e x p a n d e da m m o n i u mn i t r a t ee x p l o s i v e ，p r o d u c tl i 舱，r e e o m t r u e f i o n ，l i q I l i d - H q u l am i x ，t e c h n o l o g ya n d e q u i p m e n t 上接第9 页[ 2 ] 宋强，吴晓梦．A E 型乳化炸药物理敏化连续混拌系统 参考文献 [ 1 ] 汪旭光．乳化炸药[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 6 ． 1 4 1 1 5 3 ． 工艺参数研究[ J ] ．爆破器材，2 0 0 6 ，3 5 5 1 7 1 9 ． [ 3 ] 汪旭光．乳化炸药 第二版 [ M ] ．北京冶金工业出版 社，2 0 0 8 ．1 0 8 1 1 2 ，2 5 8 2 6 8 ． T h eA p p l i c a t i o no t1 e r l i t eC o o l i n gT e c h n o l o g yi nE , m u l s J o nE x p l o s i v eP r o d u c t i o nP r o c e s s L IC h a n O a 。W UW e n h u i ，N I I JB i n L l i l l z h o uH e p i n gB r a n c hO m e e ，J i u l i a nI n d u s t r i a lE x p l 0 6 i v eM a t e r i a l sC o ．，L i d ． G a m u1 ．, a l f l z l l O U ，7 3 0 0 9 4 [ A B S T R A C T ]A i r - 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