硝酸铵水溶液浓度快速检测方法.pdf

1 6 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l s 第4 0 卷第1 期 硝酸铵水溶液浓度快速检测方法。 黄寅生刘杰 南京理工大学化工学院 江苏南京，2 1 0 0 9 4 贵阳久联化工有限公司 贵州贵阳，5 5 0 0 2 5 曾志超 湖南一六九化工有限责任公司 湖南娄底，4 1 7 1 2 4 [ 摘要]为实现含水硝酸铵炸药水相配料溶液浓度的在线实时测量，通过测量已知浓度的硝酸铵水溶液在不同 温度下的电导率，做出硝酸铵水溶液的温度一电导率浓度的标准曲线。测量被测硝酸铵水溶液的电导率和温 度，与上述标准曲线比较，从而求得被测硝酸铵水溶液的浓度。将标准曲线数据导人作为生产在线监控系统，并且 将被测硝酸铵水溶液的电导率和温度的测量信号通过传输线路与计算机相连，则可实现硝酸铵水溶液浓度的在线 快速检测。 [ 关键词] 工业炸药硝酸铵水溶液浓度在线快速检测电导率 [ 分类号] T I Y 2 3 5 ．2 1T Q 5 6 0 ．7 2 引言 含水硝酸铵炸药从1 9 5 6 年库克发明以来，在世 界各国得到了大力发展。这是一种以硝酸铵为氧化 剂，以柴油、石蜡等为还原剂的性能优良、价格便宜 的工业炸药，生产工艺为将8 0 ％一8 8 ％的硝酸铵 溶解在8 ％一1 0 ％的水中，并加入4 ％一1 0 ％的硝酸 钠作为增溶和降低硝酸铵析晶点的辅助添加剂，配 制成含水硝酸铵炸药的水相溶液；将柴油、石蜡和乳 化剂配制成油相溶液，然后将水、油相溶液按一定比 例输入乳化器乳化成乳胶基质，再经敏化和装药工 序制成含水硝酸铵炸药。在国家大力发展无梯硝铵 炸药和鼓励炸药生产线连续化、自动化技改的政策 下，许多科研院所和生产厂家在生产线的连续化、自 动化改造上花了大力气，也出了许多科研成果，使炸 药生产线的连续化、自动化技术不断地进步。但了 解了许多科研成果后，认为还是没有从实质上解决 水相配料溶液的浓度检测问题，即便是提到了水相 配料溶液的连续化、自动化控制，也只是实现了称量 法间接控制硝酸铵水溶液浓度的连续化、自动化，而 不是通过检测装置对硝酸铵水溶液浓度进行在线实 时测量。 本文在实验的基础上对在线实时测量的原理进 行了阐述。 1 硝酸铵水溶液浓度的几种检测方法 目前，在含水硝酸铵炸药生产过程中，硝酸铵水 溶液的浓度由称量法间接控制。具体做法是首先 确定水相配料罐的配料量，然后根据工艺配方及确 定的水相配料量，计算出各种原材料所需的用量，逐 个称量后投入配料罐，加热、搅拌至完全溶解后保温 待用，配料过程即完成。这种方法没有对配制的水 相溶液进行浓度测量，无法知道水相溶液的真实浓 度，存在水相溶液的品质不符合工艺配方要求的潜 在隐患，威胁成品的质量品质，易引发质量事故。也 有个别生产厂家对水相配料溶液的温度、比重进行 测量，利用水相配料溶液浓度一温度一比重的对应 关系，通过相应的标准曲线查得水相配料溶液的浓 度；或者通过测量水相配料溶液的析晶点，根据水相 配料溶液析晶点一浓度的对应关系，查出水相配料 溶液的浓度。 这两种方法的主要缺点是对水相配料溶液进 行间断式取样测量；检测速度慢；误差大；不易操作， 不能满足含水硝酸铵炸药生产线的连续化、自动化 技术改造的要求。 还有两种检测方法就是根据G B ／T2 9 4 7 - - 2 0 0 2 尿素、硝酸铵中游离水含量的测定卡尔费休 法 仲裁法 ⋯，或根据C B2 9 4 5 q 9 硝酸铵中结晶 状硝酸铵游离水的测定烘箱干燥法进行测 量口J ，这两种方法对测试人员的素质要求高、测试 过程也比较复杂繁锁，而且测试耗时长，因此这两种 方法也不适合工业生产的过程测量。在查阅和研究 文献资料的基础上㈣1 ，设计了本硝酸铵水溶液浓度 的检测方法。 收穰日期2 0 1 0 - 1 0 - 2 1 作者简介黄寅生 1 9 6 2 一 ，男。博士，教授，主要从事军事化学及烟火技术研究。E - m a i l h u a n g y i n g s h e n g s i n a ．t o m 万方数据 2 0 1 1 年2 月硝酸铵水溶液浓度快速检测方法黄寅生等 1 7 2 硝酸铵水溶液浓度的快速检测法 为了实现含水硝酸铵炸药水相配料溶液浓度的 在线实时测量，为实现含水硝酸铵炸药生产线的连 续化、自动化技术改造提供一个制作容易、成本较 低、测量准确、操作简单、维修方便的检测控制设备， 使含水硝酸铵炸药的水相配料溶液浓度由间接控制 或问断测量变为在线直接测量。本文为探索一种硝 酸铵水溶液浓度的快速检测法作了相关实验，现将 实验情况及方法介绍如下。 2 ．1 测量原理 利用硝酸铵水溶液在不同温度、不同浓度下具 有不同电导率的性质，通过对已知浓度的硝酸铵水 溶液在不同温度下进行电导率测量，然后作出硝酸 铵水溶液的温度一电导率一浓度的标准曲线。测量 被测硝酸铵水溶液的电导率和温度，与硝酸铵水溶 液的温度一电导率一浓度的标准曲线比较，从而求 得被测硝酸铵水溶液的浓度。如果将硝酸铵水溶液 的温度一电导率一浓度的标准曲线注人作为数据处 理系统的计算机，并且将被测硝酸铵水溶液的电导 率和温度的测量信号通过传输线路与计算机相连， 则可实现硝酸铵水溶液浓度的在线实时测量。 2 ．2 实验器材 D D 卜儿A 型电导率仪，量程O 一3 0m s ／e r a ； D J S l C 型铂黑电极，电极常数0 ．9 9 ； C S 5 0 1 型超级恒温器，升温范围O 一1 0 0 ℃，升 温速率4 5m i n ／℃； 水银温度计，量程O 一1 0 0 ℃； 天平，量程O 一5 0 0g ； 烧杯，规格1 0 0 0I I l l 、2 5 0m l 硝酸铵，符合G B2 9 4 5 8 9 。 2 ．3 实验数据及分析 配制不同浓度的硝酸铵标准溶液，测定各浓度 硝酸铵溶液不同温度下的电导率 表1 ，作出各浓 度下硝酸铵溶液温度与电导率的标准曲线 图1 。 从上述实验数据及其处理可以看出，实验数据 之间有很好的线性关系，且数据之间没有交叉与重 叠，所以能准确测定硝酸铵水溶液浓度。本方法已 申请发明专利，并获得授权[ 6 】。 3 结束语 利用温度传感器测得溶液的温度、电导仪探头 测得溶液的电导率，同集成在计算机芯片中的标准 曲线进行比较，可快速、准确地测得溶液的浓度，从 而实现含水硝酸铵炸药水相配料溶液浓度的在线实 时测量，并可通过计算机控制原料运输设备调整料 表1不同浓度硝酸铵溶液随温度变化的电导率 m 8 锄。1 1 ．甚1 7 g V ＼ 略 曲 翟 图1 不同浓度硝酸铵溶液随温度变化的电导率曲线 液浓度，控制出料阀及控制保温蒸汽的流量，有利于 推动含水硝酸铵炸药生产线的连续化、自动化技术 改造。应用硝酸铵水溶液浓度的快速检测法，可减 少两名计量操作人员并可防止因含水硝酸铵炸药水 相配料溶液不合格而造成的质量事故，与称量法配 料相比有效地提高了配料效率和质量，减少了人工 费用和不合格产品的处理费用，经济效益显著。 参考文献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 【6 ] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局． ；B ／T 2 9 4 7 - - 2 0 0 2 尿素、硝酸铵中游离水含量的测定卡 尔费休法 仲裁法 [ s ] ．北京中国标准出版社， 2 0 0 2 ． 中华人民共和国化学工业部．G B2 9 4 5 8 9 硝酸铵 [ s ] ．北京中国标准出版社，1 9 8 9 ． J ．A ．迪安，主编．兰氏化学手册[ M ] ．尚久文，译．北 京科学出版社，1 9 9 1 ． 蔡炳新．基础物理化学[ M ] ．北京4 4 学出版社，2 0 0 1 ． 徐伟亮．基础化学实验[ M ] ．北京科学出版社，2 0 0 5 ． 刘杰，黄寅生．含水硝酸铵炸药水相配料溶液浓度的 在线实时测量装置及其方法中国，Z L 2 0 0 6 1 0 0 8 5 4 1 1 ．0 [ P ] ．2 0 0 6 ． 万方数据 1 8 爆破器材E x p l o s i v eM a t e r i a l a 第4 0 卷第1 期 一√ ，_ ’1 ’。。‘’。‘。。。。。‘。’一 R a p i dD e t e c t i o nM e t h o d so fA m m o n i t i mN i t r a t eS o l u t i o nC o n c e n t r a t i o n H U A N GY i n s h e n g S c h o o l0 fC h e m i c a lE n g i n e e r i n g ，N 衄j i I I 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 蛐j i n g ，2 1 0 0 9 4 U UJ i e G u i y a n gJ i u l i a nC h e m i c a lI n d u s t r yC o ．，L t d ． G u i z h o uG I l i y 蛆g ，5 5 0 0 2 5 Z E N GZ h i c h a o H u ’n a n1 6 9C h e m i c a lI n d u s t r yC o ．，L t d ． H u ’咖L o u d i ，4 1 7 1 2 4 [ A B S T R A C T ] T od e t e c tt h ec o n c e n t r a t i o n a m m o n i u mn i t r a t e A N s o l u t i o no n l l n e ，a tv a r i o u st e m p e r a t u r e s ， m e a s 嘲c o n d u c t a n c eo fs t a n d a r dA Ns o l u t i o nw i t hk n o w nc o n c e n t r a t i o n 。a n dd r a w sat e m p e r a t u r e c o n d u c t a n c e c o n c e n t r a t i o ns t a n d a r dc u r v eo fA Ns o l u t i o n 。M e a s u r e st h ec o n d u c t a n c ea n dt e m p e r a t u r eo fs a m p l ef o rt e s t 。a n dc o m p a r e w i t ht h es t a n d a r dc u r v e ，a n ds oo b t a i n st h er e s u l t ．I m p o r t st h es t a n d a r dc u r v ed a t ai n t oc o m p u t e ro fO n - l l n eI n s p e c t i o na n d C o n t r o lS y s t e m ，a n dt h es i g n a lo nl i n ec o n n e c tw i t hs y s t e m ，a n d ∞i m p l e m e n tA N 咖c e n 删∞e x p r e s sm e a s u r i n go nl i n e ． [ K E YW O R D S ] i n d u s t r i a le x p l o s i v e ，A Ns o l u t i o n ，c o n c e n t r a t i o n ，e x p r e s sm e a s u r e m e n t ，c o n d u c t a n c e 民爆专利信息 专利名称含水硝铵炸药水相配料溶液浓度在线实时检测装 置及其方法 专利申请号C N 2 0 0 6 1 0 0 8 5 4 1 1 ．0公开号C N l 0 1 0 2 1 4 9 6 申请日2 0 0 6 ．0 6 ．1 4公开日2 0 0 r 7 ．0 8 ．2 2 申请人贵阳久联化工有限责任公司；南京理工大学 本发明公开了一种含水硝铵炸药水相配料溶液浓度在 线实时检测装置及其方法。它在水相配料罐内设置电导率 仪探头和温度传感器，电导率仪探头和温度传感器分别与信 号传输转换器连接，该信号传输转换器与计算机连接；在水 相配料罐上分别设置出料阀、蒸气阀和进水阀，螺旋运输机 通过下料管与所述的水相配料罐连接。方法的步骤为标定 标准曲线，并在计算机中设置标准曲线及比较的数据处理系 统；将测得的温度与电导率与相应的标准曲线比较，即可得 到被测溶液的浓度。本发明可快速、准确地测得溶液的浓 度，从而实现含水硝铵炸药水相配料溶液浓度的在线实时测 量，可通过计算机控制原料运输设备调整料液浓度，控制出 料阀、进水阀及保温蒸汽的流量。 专利名称小直径工业炸药药卷组机械化包装的方法 专利申请号C N 2 0 0 7 1 0 0 2 7 2 3 7 ．9 公开号C N l 0 1 0 2 1 4 0 3 申请日2 0 0 7 ．0 3 ．2 2公开日2 0 0 7 ．0 8 ．2 2 申请人广东省四0 一厂 本发明涉及一种小直径工业炸药药卷组机械化包装的 方法， I 将纸简药卷组置于模具夹内，卡紧模具夹及纸筒 药卷组，翻转1 8 0 。，将纸筒药卷组一端窝口端浸入蜡液中； 2 将纸简药卷组输送到另一沾蜡装置，翻转1 8 0 。，把另一 端窝口端浸入蜡液中； 3 将包裹纸送至升降平台上； 4 纸 筒药卷组送至纸包裹装置，将纸筒药卷组包裹； 5 塑料袋 撑口、套塑料袋； 6 套入的塑料袋和纸包裹纸筒药卷组进 入转向槽后，转向槽转动9 0 。并托住纸包裹纸筒药卷组； 7 塑料袋抽真空、热合。本发明实现了炸药包装机械化，降低 了炸药的废品率，大大减少了生产人员，不但大幅度提高了 生产效率，而且从本质上杜绝了群死群伤的事故发生。 王元荪 1 油包水乳化炸药 日本专利J P2 0 0 l2 0 6 7 9 7 ，2 0 0 1 年7 月3 1 日， 共5 页 日文 乳化炸药含有氧化剂、燃料、乳化剂和微球。其 中燃料的全部或一部分为油溶性聚合物，如分子量 为1 0 0 1 0 0 0 0 的聚丁二烯或溶液橡胶。这种改进 的乳化炸药可模制成直径为3 2 0c m 、长度为1 3 0c m 的药柱状产品。这种乳化炸药可用装药机容 易地装入炮孔并具有长期安定性。 2 以硝酸铵为基并含有乳化剂的油包水乳化炸药 世界知识产权组织专利W O0 15 5 0 5 8 ，2 0 0 1 年 8 月2 日，共5 6 页 英文 一种油包水型乳化炸药包括 1 含有≥5 0 ％ 质量计 肥料级的多孔粒状硝酸铵的含水氧化剂 相； 2 含有有机燃料的有机相； 3 乳化剂。此外， 炸药还可以含有玻璃微球、稠化剂、具有亲水一亲油 平衡为l 一6 的复合乳化剂或≤5 0 ％ 质量计 的颗 粒固体燃料 例如铝、铝合金、镁、硅、磷铁 f e r r o - p h o s p h o r u s 和高硅铸铁 f e r r o s i l i c o n 。 3 半球形传爆药柱的结构研究 H u a b e iG o n g x u e y u a nX u e b a o 华北工学院学 报 2 0 0 1 ，2 2 2 ，9 0 9 4 中文 对钝感炸药的特性进行了鉴定。其目的是为了 提供一种只用小量传爆药就可以容易起爆大量主装 药的一种新型传爆药。对这种传爆药进行了设计、 试验，并用多种爆轰理论评价后验证。在相同的条 件下，这种半球形药柱有更大的起爆能力。 钟一鹏译自美国化学文摘 V 0 1 ．1 3 5 。N o ．1 l 2 0 0 1 万方数据