无粉尘球状DDNP球形化工艺研究.pdf

爆破器材E x p l o s i v e M i t e a l s 第4 l 卷第6 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．I Ⅻ．1 0 0 1 4 3 5 2 - 2 0 1 2 ．0 6 ．0 0 9 无粉尘球状D D N P 球形化工艺研究’ 窦天全①曾光伟①李学平①钟攀①高欣 刘效标③ ①雅化集团绵阳实业有限公司 四川绵阳，6 2 1 1 0 7 ②雅化集团股份公司 四川雅安，6 2 5 0 0 0 ③长沙绿光环保技术开发有限公司 湖南长沙，4 1 0 0 0 0 [ 摘要] 文章研究了无粉尘球状D D N P 工艺的还原和重氮。还原采用硫化钠直接还原苦味酸，加上特殊的控制 结晶技术使生产的氨基苦味酸钠颗粒均匀；重氮采用加入连苯三酚作为晶型控制剂，x 。作为晶型引导剂，使D D N P 成球状。无粉尘。文章还试验研究了球状D D N P 的特性。与传统工艺相比．新工艺生产的球状D D N P 的极限药量 为6 0m g ，略高于传统工艺；耐压性能征5 3M P a 以上，略高于传统工艺；撞击感度 摩擦感度低于传统工艺j 静电火 花感度与传统工艺相当。一 [ 关键词] 无粉尘球状D D N P [ 分类号] T Q 5 6 3 T D 2 3 5 2 2 引言 二硝基重氮酚 D D N P 于1 9 1 6 年用作起爆 药”1 ，为了避免耐压性差、流散性较差、粉尘多、废 水量大等缺点，经过无数科技工作者的不懈努力，其 工艺先后主要经历了3 个阶段。 1 以碳酸钠中和苦味酸，再以硫化钠还原，最 后采用盐酸和亚硝酸钠溶液平行加人进行重氮化的 克拉克生产工艺。此法不易控制盐酸和亚硝酸钠溶 液相互间流速，造成产品质量不稳定。 2 采用以焦性没食子酸为添加剂的盐酸单一 加料重氮的盐酸单一加料生产工艺”o 。此法盐酸 流速不易控制、所得药剂粉尘较多。 3 采用以硫化钠直接还原苦昧酸，再采取特殊 工艺进行重氮的无粉尘球状D D N P 生产工艺。 无粉尘球状D D N P 生产工艺使重氮过程到一定 阶段后新生产的D D N P 完全以结晶的方式成长在聚 晶体外围，形成一层坚固的外壳，在显微镜下观察成 球形。球状D D N P 生产工艺避免了原生产工艺耐压 性差、粉尘多、废水量大、流散性较差等缺点。 1 无粉尘球状D D N P 工艺’、 1 ．1 无粉尘球状D D N P 制造原理 无粉尘球状D D N P 工艺分还原和重氮。还原采 用硫化钠直接还原苦味酸”1 ，加上特殊的控制结晶 技术使生产的氨基苦昧酸钠颗粒均匀，无批次差异。 重氮采用加入连苯三酚作为晶型控制剂，x ，晶型引 导剂使工艺控制简便，无需多次调整盐酸流速，加上 特殊晶型控制技术使生产的D D N P 成球状、无粉尘 如图1 。＼． 图1 球状D D N P 工艺流程 1 ．2 无粉尘球状D D N P 制造工艺 1 ．2 ．1 直接还原反应 用硫化钠直接与苦味酸进行还原反应”“ 2 c 6 H 2 N 0 2 3 0 H N a 2 s ’ 2 c 6 H 2 N 0 2 3 0 N a H 2 s H 2 S 2 N a O H } N 8 2 S 2 H 2 0 4 c 6 H 2 N 0 f 3 0 N a 6 N a 2 s 7 H 2 0 4 c 6 H 2 N 0 2 2 N H 2 0 N a 3 N a 2 s 2 0 2 6 N a 0 H 在生产过程中，减少了用水量，不仅减少了废 水，而且便于温度控制。通过控制硫化钠流速、加人 量和反应时间，使钠盐的得率高、颗粒均匀，如图2 。 1 ．2 ．2 球形化重氮反应 在重氮过程中加入适量亚硝酸钠，使整个反应 收稿日期2 0 1 2 1 0 5 1 5 作者简介窦天全 1 9 8 5 一 ，男，助理工程师，主要从事起爆器材研究。E - m 翊d 目黼 1 6 3 ∞m 通信作者李学平 1 9 7 4 一 ，男．工程师，主要从事起爆器材研究制造。E - I I 面1 ．k p 1 6 3c o m 万方数据 2 0 1 2 年1 2 月无粉巾球状D D N P 球形化工艺研究窦天全等 3 1 矧 销盐1 1 “趔c { } J 过程p H 值变化为最适合常温下重氮”’。 c 6 H 2 N 0 2 2 N H 2 O N a N a N 0 2 2 H c l _ c 6 H 2 N 0 2 2 N 2 0 2 N a C l 2 H 2 0 无粉尘球状D D N P 生产工艺能够达到生产的 D D N P 无粉尘，且结晶呈球状，主要在重氮过程控制 了以下几个因素 1 反应温度的控制试验发现D D N P 重氮在 2 0 ℃以上就能进行，但3 2 ℃为该工艺反应的最佳温 度，温度过低产生副产物较多，温度过高影响D D N P 起爆性能； 2 反应过程的p H 值控制通过精确控制加人 盐酸的速度，使反应过程中p H 值 图3 保持在6 ．O 一6 ．5 之间； 时m 】／川“ 图3 反应过程p H 变化曲线 3 晶型控制剂加入量及搅拌速度晶型控制剂 加入量过少起不到控晶效果，加人量过多影响 D D N P 起爆性能，加人量为O ．3 ％时效果最好。最佳 搅拌速度为1 1 0 r ／m i n ，过快或者过慢都会影响结 晶。 在重氮过程中加入连苯三酚碱溶液作为晶型控 制剂，借助多元酚与D D N P 发生偶联反应，生成偶合 衍生物，在酸性条件下析出。以此作为晶核，以达到 控制晶型目的。加入特制x ，晶型引导剂，采用特殊 的控晶技术，使生产的D D N P 不仅成球状．而且晶体 表面形成“抗水膜”，保证了无粉尘球状D D N P 的特 性。 2无粉尘球状D D N P 的特性‘7 4 1 2 ．1D D N P 粉尘对比 起爆药中可以在空气中飘浮的粉尘是安全生产 的大害，防不胜防，无论何种起爆药，只要粉尘多、流 散性差，就会影响其大批量生产应用。 新工艺生产的D D N P 颗粒粗大，直径在3 0 0 ～ 5 0 0 “m 之间，这意味着其体积是老工艺D D N P 的6 倍以上，老工艺D D N P 生产过程容易产生细小结晶 体，其直径小于l O m ，能在空气中飘浮 图4 ；新工 艺在化合结束后，几乎没有细小结晶，并且结晶结 实，不易在后续干燥、筛分、装配过程中破碎。 b a 新工艺D D N P ； b 老工艺D D N P 图4D D H P 显微图 试验采用粘附法，测量细结晶及粉尘量，观察流 散性。选用假密度均为0 ．6 5 ∥c m 3 ，含水量小于 O ．2 ％的新老工艺D D N P ，各称取lg 置于标准定性 滤纸中央，然后同时将滤纸一端抬起 由水平抬到 垂直 ，将D D N P 倒出，称滤纸增加质量，即为lg D D N P 含有的细结晶及粉尘量 表1 。 表1 粉尘量对比 试验发现，新工艺D D N P 的细结晶及粉尘量仅 为1 ％，比老工艺D D N P 好。 2 ．2D D N P 性能对比 万方数据 3 2 爆破器材E x p l 抽i y e M ＆矗一也第4 1 卷第6 期。 2 ．2 ．1D D N P 的极限药量 试验采用假密度为O ．6 5 ∥c m 3 、含水量小于 o ．2 ％的新、老工艺D D N P ，起爆钝化黑索今药柱 装 药量7 0 0 m g ，压力1 0 M P a ，做极限药量对比，试验压 力为8 ．9 8 M P a 、装填8 ’工业雷管 管壳材质为发蓝 钢壳，加强帽材质为纯铜 做起爆试验，试验2 5 发， 试验结果见表2 。 表2D D N P 的极限药量对比 由表2 可以看出，无粉尘球状D D N P 的极限药 量为6 0 m g ，比老工艺略高，保持了D D N P 较低的极 限药量，其极限药量仅次于氮化铅，而比雷汞高一倍 多”1 。生产采用极限药量3 倍以上装药量，保证了 起爆的可靠性。 2 ．2 ．2D D N P 的耐压性能 试验采用假密度为O ．6 5 ∥c m 3 、含水量小于 0 ．2 ％的新、老工艺D D N P ，起爆钝化黑索今药柱 装 药量7 0 0m g ．压力1 0M P a ，装填8 ’工、『p 雷管 管壳 材质为发蓝钢壳，加强帽材质为纯铜 做起爆试验， 试验2 5 发，试验结果见表3 。 表3D D N P 的耐压性能对比 试验表明，无粉尘球状D D N P 耐压性在5 2 M P a 以上，比老工艺生产的D D N P 高1 2 M P a 、以上。有效 地改善了其耐压性能，提高了其起爆可靠性。 2 ．2 ．3D D N P 的感度 分别根据w J ／四0 3 8 ．1 2 0 0 4 工业火工药剂试 验方法第l 部分撞击感度试验方法，W J ／T 9 0 3 8 ．2 2 0 0 4 工业火工药剂试验方法第2 部分摩 擦感度试验方法及W J ／1 9 0 4 2 - 2 0 0 4 工业电雷管静 电感度试验方法对新、老工艺生产D D N P 进行对比 试验。试验采用假密度均为0 ．6 5 晷／c m 3 、含水量小 于0 ．2 ％D D N P ，环境温度为2 5 ℃，相对湿度为 6 0 ％。结果见表4 。 由表4 可见，新工艺比老工艺生产的D D N P 撞 表4D D N P 感度对比 击感度、摩擦感度都要低，静电感度与老工艺相当， 均较低。完全能保证装药过程的安全性，降低装配 过程的爆炸概率。 新工艺生产的D D N P 的火焰感度1 7 c 鬲泪；药压 力为4 0 M P a ”j ，与雷汞基本相近，优良的火焰感度保 证了雷管装配的可靠性。 3 球状D D N P 生产工艺的优势 3 ．1 原材料消耗降低且产率提高 球状D D N P 生产工艺避免了碳酸钠的使用，减 少了副产物。同时在重氮方式上采用新工艺，减少 了副产物及小结晶，从而提高了产率 表5 。 表5D D N P 的得率对比 序号试样得率／％试验条件 1 老工艺D D N P6 5 ．3各统计1 0 0 批得率结果 2新工艺D D N P6 02 每批投苦昧酸5 0 k g 3 ．2 生产废水量降低 废水量均按投料5 0 蝇苦味酸统计，每千克 D D N P 废水新工艺产率以6 5 ％计，老工艺产率以 6 0 ％计，统计结果见表6 。薪工艺每生产1 0 0 0g D D N P 需3 8 k g 工艺废水，较迭氮化铅略低。＼ 表6 D D N P 工艺废水量对比 由于各厂家采用的洗涤方式不同，洗涤废水量 也就不同。表7 洗涤废水为统计1 0 0 批的统计结 果。由于采用无粉尘球状D D N P 生产工艺，生产的 D D N P 细结晶少，减少了漂洗用水及地面清洁用水。 表7 D D N P 洗涤废水量对比 万方数据 2 叭2 年1 2 月 无粉尘球状D D ”曼囊形f 1 堕三艺研究窦天全等 3 3 一定程度上解决了D D N P 废水量大的问题。 4 结论 无粉尘球状D D N P 具有粒度均匀、流散性好、无 粉尘等优点，能提高雷管制造过程中的本质安全性， 减少生产废水量。D D N P 球形化工艺的完善为生产 的自动化及无废水排放的实现提供了可能。 参考文献 [ 1 ] 劳允亮．起爆药化学与工艺学[ M ] ．北京北京理工大 学出版社，2 0 0 4 ． [ 2 ] 蒋荣光，刘自铴．起爆药[ M ] 北京兵器工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 3 ]E 啪sRMD e v e l o p m e n to fc o m p o s i t eM o t o rT e c h n 0 1 0 _ g yf o r t h eA d v a n c e dJ i n e t i cE n e 。g yM i s s i l e [ R ] ／／2 8 t h J o i 前P ∞p 1 1 l s i o nC o n f e r e n c ea n dE x h i b i t ．1 9 9 2 [ 4 ] 赵杰，郭俊国，刘建新，等．一种D D N P 制造新技术 [ J ] ．爆破器材，2 0 0 8 ，3 7 1 2 9 ．3 0 ． [ 5 ] 劳允亮，盛涤沦．火工药剂学[ M ] ．北京北京理工大 学出版社．2 0 1 1 [ 6 ]刘登程，杨宗伟，刘玉存，等．球形D D N P 制各技术研 究[ J ] ．含能材料，2 0 0 9 ，1 7 5 6 1 9 ．6 2 3 ． [ 7 ] 陈淮银，王代钧，梁立达D D N P 生产及其污水处理新 ．， 工艺[ J ] 爆破器材，1 9 9 3 ，2 2 1 1 4 - 1 6 ． [ 8 ] 孙德强 李月明对提高D D N P 得率及控制产品质量 因素的分析[ J ] ．爆破器材，2 0 0 3 ，3 2 2 1 4 - 1 6 ． S p h e r o i d i z a t i o nT e c h n o I o g yS t u d yo fD u s t l e s sS p h e r o i d a lD D N P 、 D O uT i 蚰q u a n ，z E N Gc u 蚰g w e 产，ux u e p i n g ∞，z H O N GP a n o ，G A Ox i n 。，L I uX i a o b i a 0 。 ①M i a “y 卸gI n d u s t d a lc o ．，L t d ．0 fs i c h u a nY a h u aG r o u h s j c h u a nM j 8 n y a n g ，6 2 1 1 0 7 ②s i c h u a nY a h u aI n d u s t d a lG I D u pc o ．，L I d ． s i ；h u a nY a ’a n ，6 2 5 0 0 0 ③c h a l l 铲h aL i g L l 赫女E n v i m n m e n t a lT e c h n o l o 盱D e ”l 叩m e n tc o ，L t d ． H u ’n a nc h a n g s h a ，4 1 0 0 0 0 [ A B 吼R A c T ] 1 1 l er e d u c t i o na n dd i a z o l i z a t i o no fd u s Ⅱe s ss p h e r o i d a lD D N Pw e r es f u d i e di n t h i sp a p e r ．S o d i u ms 出d ei s u s e dt o 叫u 。PP i c P8 c i d ‘Qa c h i e v e 。 。“g m n I l l e s0 fa m i n os o d i u mp i c r a t eu n d e rc o Ⅱt r o u e dc 。y s t a l h z a t i o n ＼P y m g a l l o li si n t m d u c e da so I y s t a le o n t r o u e rt t ；i _ 宫e t h e rw i t hx la s 。r y s t a l _ i n d u c e rd u d “gd i z z o t i z a t i o nt os P h e 五z eD D N P ’谢t h 曲td i s t ．I n c o m P “s o nw i t hc o n v e n t i o n a lt e c h n 0 1 0 9 y ，t h 8p e 而m a n c eo fs p h e m i d a lD D N Pw 船e v a l u a t e da ss l i g l l d ，i i c r e 踮e dl i m i t i n g c h a 唱eo f 6 0m g ，p r e s s u 腭一r e s i s f 明to fa b o v e5 3 ／M P a ，l o w e r i m p a c ts e n s i t i “qa n d m c I i o ns e n s i t i v i c y ，a n de q u i v a l e n te l e c t m s t a t i c8 p a r ks e n s i t i v i t y ． [ K E Yw O R D s ] “t h o u td u 8 t ，8 p h e r o i d a l ，D D N P 先进民用爆破材料与安全技术协同创新中心揭牌 2 0 1 2 年1 1 月l O 。日，“先进民用爆破材料与安全技术协同创新中心”在南京理工大学举行揭牌仪式。该中心由南京理工 大学发起，联合解放军理工大学、中国科学技术大学、安徽理工大学、中国工程物理研究院、北京矿冶研究总院、长沙矿冶研究 院等高校及科研院所和北方特种能源集团有限公司、贵州久联民爆器材发展股份有限公司、安徽江南化工股份有限公司、四 川雅化实业集团股份有限公司、广东宏大爆破股份有限公司、新疆雪峰科技集团股份有限公司、深圳市金奥博科技有限公司、 青海海西化工有限公司、大赛璐安全系统 江苏 有限公司等多家大型企业协同组建而成。 工业和信息化部安全生产司司长吴风来，公安部治安局处长亓希国，工业和信息化部安全生产司处长张远刚，江苏省教 育厅科技处副处长储宪国，江苏省经信委副主任、江苏省国防科工办主任秦雁，江苏省国防科工办处长张利军等国家、省相关 部门领导，各协同单位的专家、学者；南京理工大学校长王晓锋、校长助理韦志辉以及学校各部门负责人，化工学院院长刘大 斌、书记袁浩明等领导和相关学科教授参加了揭牌仪式。仪式由王连军副校长主持。 王晓锋校长致欢迎词，对各位领导和嘉宾的到来表示诚挚欢迎。王校长表示．先进民用爆破材料与安全技术协同创新中 心势必可以打破各研究单位的体制壁垒，突破民爆行业的关键技术，大力提升我国民爆行业的实力和水平，成为人才培养、知 识创新的重要基地。 南理工化工学院院长刘大斌汇报了协同创新中心建设情况。随后，吴风来司长与王晓锋校长共同为“先进民用爆破材料 与安全技术协同创新中心”揭牌。解放军理工大学副校长张小宁少将作为协同单位代表在大会上致辞。接着，江苏省经信委 副主任、省国防科工办主任秦雁、公安部处长亓希国、工业和信息化部司长吴风来分别发表了热情洋溢的讲话。其中，吴司长 说，探索建立“校校协同”、“校企协同”、“校地协同”、．‘国际协同”等“开放、集成、高效”的民用爆破材料研发、成果转化、人才 培养和体制机制创新为一体的“校企地”协同创新组织的良性运行，产出一批具有自主知识产权的民用爆破材料技术、产品和 装各，将推动我国民爆行业创新的发展，为建设创新型国家做出积极贡献。 下午，还举办了先进民用爆破材料与安全技术协同创新中心研讨会。各协同单位专家代表就创新中心的运行体制与机 制、待共同攻关的关键技术问题以及下一步工作进行了深入研讨。 姚薇 万方数据