新型高效乳化器的研制及应用.pdf

第3 9 卷第5 期 新型高效乳化器的研制及应用‘ 张翠英吴龙祥王永斌 中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司 安徽马鞍山，2 4 3 0 0 4 [ 摘要] 研制的新型乳化器为一级乳化装置，通过采用立式结构、新型乳化腔，增加搅拌齿数量等技术方案，其 产能达到3 6t ／h ，定转子单边间隙 4 ．5 m m ，最高线速度 5 0 0 0 m ／s 、猛度 1 8 m m 、殉爆距离为6 8c m ，贮存期可达半年以上。 [ 关键词] 乳化炸药乳化器定子转子 [ 分类号] T E r 2 3 5 ．2 1 引言 除原材料和配方之外，乳化设备是决定乳化炸 药性能和稳定性的关键因素之一。即使在同样的配 方和工艺条件下，使用不同乳化器制备的乳化炸药， 其储存期、爆轰性能和物理状态等相差甚远；即使是 同一型号的乳化器，因其本身固有特性，如乳化齿布 局、问隙大小、转动快慢等不同，所形成的乳胶基质 质量也不尽相同⋯。它是连续乳化生产线的核心 设备，但同时也是一个主要的危险点。 l 目前国内乳化器的应用状况 现在国内胶状乳化炸药生产线多数采用两级 预乳 精乳 乳化工艺，粗乳机和精乳机串联使 用，油水混合液先经粗乳机预乳，再经精乳机乳化成 合格的基质。该乳化工艺需用两台乳化机，增加了 一个主要危险点。在相同的情况下，精乳机转子线 速度越大 普遍在2 0m ／s 以上，有的达3 0m ／s ，设 备本质安全性能就越小。 目前，国内胶状乳化炸药生产线上的连续乳化 器有卧式乳化器和立式乳化器。其工作原理基本相 似【2J ，都是由驱动电机、定子和转子组成，主轴密封 大多取消了机械密封。市场上较多使用的定、转子 结构有圆盘式、圆筒式和多层桨叶式。卧式乳化器 的定、转子结构多为立着的圆盘状，周边有数十个方 形齿，一般动齿的直径小于静齿，动齿和静齿之间的 距离在2 5 m m ，生产时物料由轴向进人，通过高速 运转的动齿和静齿间间隙，完成混合、分散、剪切和 乳化，经乳化腔后排出 图1 【3 】。 多层桨叶式设计时考虑到物料的充分混合和分 散，一般将桨叶的角度设计成上、下对称的1 5 0 左 右，即物料由底部进入时最下一层桨叶将物料向上7 1 、2 一定子冷却水套；3 一出料口；4 一定子；5 一转子；6 一进料 口；7 一转轴机械密封；8 一机械密封冷却水套；9 一轴承箱 图1圆盘状定、转子结构乳化器‘3 】 翻动，而最上一层桨叶将物料由上往下翻动，迫使物 料在乳化腔内经多次循环，以达到最佳的混合、分 散、剪切和乳化作用 图2 H 】。 1 一电机；2 一联体座；3 一连接法兰；4 一出水口；5 一动叶轮； 6 一上定轮；7 一搅拌锅；8 一下定轮；9 一压盖；1 0 一进料管； 1 1 一底座；1 2 一进水口 图2 多层桨．叶式定、转子结构乳化器’ 圆筒式定、转子都是立着的圆筒状，定、转子间 有固定间隙，一般在2 7 m m 。转子外表面和定子 内表面设有乳化齿，物料从下部进入，通过动静齿间 的搅拌、剪切和混合作用，形成乳胶体由上出料口排 收稿日期2 0 1 0 - 0 5 ．1 0 作者简介张翠英 1 9 8 2 一 ．女。硬士在读。主要研究方向为乳化炸药机械与工艺。E 一删l i l 出 l I 固叩i y i 娉 1 6 3 ．嘲 万方数据 2 0 1 0 年l O 月 新型高效乳化器的研制及应用张翠英等 1 3 出 图3 嘲。 1 一电机；2 一联轴器；3 一支架；4 一出料1 2 1 ；5 一转子；6 一定子； 7 一转轴；8 一叶片；9 一乳化腔；1 0 一固定叶片；1 1 一进料口； 1 2 一底座；1 3 一冷却水进口 图3圆筒式定、转子结构乳化器“ 】 2M M R l 型乳化器的研制 据有关专家认为，发生乳化设备爆炸事故的原 因主要是设备内乳胶基质局部突发温升。造成这一 现象的主要因素有轴封损坏造成乳胶基质泄露、密 封环高速旋转导致摩擦发热以及间隙太小、转速过 高、断齿、动平衡差等。 2 0 0 7 年1 2 月2 8 日，原国防科工委民爆局发布 6 号公告明确规定，自公告之日起，新审批的民爆建 设项目必须选择列入目录的民爆物品专用生产 设备。专用设备目录对乳化炸药生产线采用的乳化 器的数量及乳化器的工艺参数、制造标准等作出了 明确规定，即新审批生产线不得采用两台以上机械 搅拌乳化器，进入目录的乳化器应符合以下参数 1 主轴工作转速≤1 5 0 0r ／m i n ； 2 转子线速度≤1 5m ／s ； 3 小时产品与装机功率之比， 2 0 0k g ／k W ； 4 转子与定子的单边径向间隙≥2 ．5i n i n ，单 边轴向间隙≥3 ．0r f l l n ； 5 物料出口内径≥5 0m m ； 6 有效容积≤5L 。 因此，采用一级乳化工艺，在限定机械能的条件 下研制高效乳化器成为近年来的开发热点。 2 ．1 采用的技术方案 1 采用立式结构。根据乳化机理，在相同配 方工艺下，乳化基质的优劣取决于施加的机械能，并 且与乳化时间长短有关。因此，采用立式乳化腔，物 料由乳化腔下端进入，上端排出，增加了乳化时间。 有利于基质质量提高。 2 新型乳化腔的设计。在相同条件下，物料 流速的增加和压力的增加都有利于提高乳化质量。 据此，该乳化器的乳化腔设计为锥体，由转子和定子 相对形成，改变了传统乳化腔上下相等的筒体。这 样物料由下端进入乳化腔体后，在分散的过程中压 力和流速相对不断增加，乳化效果由弱到强。有利于 乳化基质的形成和提高乳化质量。 3 增加搅拌齿数量。在相同条件下，搅拌齿 的数量越多对乳化形成越有利。要增加搅拌齿的数 量则桨叶式的方案不可取，而转子采用圆锥体后，表 面积增大，可布置大量的搅拌齿，并且在对应的定子 内表面也可布置大量的搅拌齿。为保证搅拌齿的强 度可降低该齿的高度。 4 增加物料的碰撞和剪切。连续相和不连续 相要达到最佳的乳化条件，增加基质的碰撞次数和 强化其剪切力是一条有效的途径。为此在矮形齿的 周向和轴向都是按照一定规律排列，可极大地提高 物料的碰撞次数，大大加强其剪切力。 2 ．2 结构及技术参数 图4M M R l 型 乳化器结构 M M R l 型乳化器结构 见图4 ，由立式电机、联轴 器、主轴、支撑、转子、定 子、加热冷却夹套和机架 等组成。油、水相自下部 进料口进入，经乳化后由 上部出料口排出，成为合 格的乳化基质。机器的加 热冷却夹套可视工艺要求 通人加热蒸汽或冷却水。 产能为3 6 t ／h ，定、转子 单边间隙 4 ．5 m m ，最高 线速度 5 0 0 0m ／s 、猛度 1 8 咖、殉爆距离为6 8c m 。贮存6 个月后，各项性能均优于 G B l 8 0 9 5 - - 2 0 0 0 孚L 化炸药中相关产品标准要求。 该乳化器目前已在四川西昌、海南云海、湖北凯龙、 吉林辽源等7 个厂家成功运用。 5 结束语 由中钢集团马鞍山矿山研究院有限公司和安徽 盾安民爆器材有限公司共同研制的M M R l 型高效 乳化器，具有结构设计合理，生产安全可靠，乳化效 果好，生产效率高等特点，已申请了国家专利。 1 该乳化器采用了特殊的乳化腔结构和乳化 齿排列方式，在国内尚属首例，加强了乳化效果，提 高了乳胶基质质量。 2 该乳化器属于一级乳化工艺，不需要粗乳， 减少了生产线的投资成本和危险源。 3 该乳化器是马鞍山矿山研究院自钢带晾药 机、敏化机后的又一项乳化炸药生产线关键设备重 大研发成果。 参考文献 [ 1 ]汪旭光．乳化炸药[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 8 2 5 2 - 2 5 8 ． [ 2 ] 王永斌，裴海兴，吴龙祥，等．M R B 型乳化炸药大产能 微机控制连续化生产线的研究及应用[ J ] ．煤矿爆 破，2 0 0 4 ，3 3 增 1 4 ． [ 3 ] 石家庄开发区成功科技有限公司．乳化炸药连续乳 化器中国，2 0 0 4 2 0 0 3 5 7 9 9 ．X [ P ] ．2 0 0 5 - 0 4 - 2 0 ． [ 4 ]湖南金能科技股份有限公司．工业用立式乳化器中 国，2 0 0 8 2 0 1 5 8 9 5 1 ．1 [ P ] ．2 0 0 9 - 0 8 1 2 ． [ 5 ]唐秋明．一级连续乳化器中国，2 0 0 8 2 0 0 5 3 7 2 5 ．7 [ P ] ．2 0 0 9 - 0 6 1 0 ． R e s e a r c ha n dA p p H c a t i o no ft h eN e w - t y p eE f f i c i e n tE m u l s i f i e r Z H A N GC u i y i n g ，W Ul 一0 n g x i a n g ，W A N GY o n g b i n S i n o s t e e lM a a n s h a nI n s t i t u t eo fM i n i n gR e s e a r c hC o ．，l a d ． A n h u iM a a n s h e n ，2 4 3 0 0 4 [ A B S T R A C T ] | 1 1 I i sn e w - t y p ee m u l s i f i e ri sf i r s t d e g r e ee m u l s i f y i n ge q u i p m e m ，w h i c ha d o p t e du p r i g h ts t r u c t u r e ，e s p e - c i a lc a d t y ，i n c r e a s e ds t i r t o o t he t c ．，w i t ht h ei n d u s t r i a le a p a e i t ya c h i e v e d3 6 t ／h ，u n i l a t e r a lc l e a r a n c 沱o ft h es t a t o ra n d t h er o t o rb i g g e rt h a n4 ．5 m m ，m a x i m u ml i n ev e l o c i t ys l o w e rt h a n1 5 m ／s ，a n dt h er o t a t es p e e d8 0 0 1 4 5 0 r ／r a i n ．T h e8 0 - p r o d u c e de m u l s i o ne x p l o s i v eb yt h i se m u l s i f i e rh a st h ed e t o n a t i o nv e l o c 畸f a s t e rt h a n5 0 0 0 m ／s ，b r i s a n c eb i g g e rt h a n 1 8 r a m ，t r a n s m i s s i o nd i s t a n c eo f6 8 c m ．a n ds t o r a g el i f em o r et h a nh a l fay e a r ． [ K E Yw 0 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 s t o r ，r o t o r 上接第1 1 页 由于采用了现代远程控制技术，可以提高粉状硝铵 炸药生产过程的安全。 参考文献 【1 ]吕春绪．膨化硝铵炸药【M ] ．北京兵器工业出版社， 2 0 0 1 1 6 ．1 9 ． [ 2 ]吕春绪，等．工业炸药理论[ M ] ．北京兵器工业出版 社，2 0 0 3 2 5 7 ． 【3 ] 王文佑，等．工业炸药[ M ] ．北京兵器工业出版社， 1 9 9 3 1 1 1 ． A n a l y s i sa n dD e s i g no fF u l l - a u t o m a t i cP r o d u c t i o nT e c h n i c so fP o w d e rA m m o n i u mE x p l o s i v e C H E NY o u m i n H u ’n a nN a n l i n gC i v i l i a nB l a s t i n gE q u i p m e n tI n c ． H u ’n a nM i l u o ，4 1 4 4 13 [ A B 泓C r ] B yt h es t u d yo fA Ns e n s i t i z a t i o ni n e c h a n l s m 。t h em a j o rf a c t o r si n f l u e n c i n gs e n s i t i z a t i o no ft h en o n - T N TA N e x p l o s i v ea n df e a s i b i l i t yo 叭Ⅱs 髓o fA Nm o d i f i c a t i o ns e n s i t i z a t i o n 眦b o t hd i s c u s s e d ．T h et e c h n i c sp r o c e s so ff u l l - a u t o m a t i c a n dc o n t i n u o u sp r o d u c t i o nf o rp o w d e ra m m o n i u me x p l o s i v ei si n t r o d u c e d ． [ K E YW O R D S ] a m m o n i u me x p l o s i v e ，p r o d u c t i o nt e c h n i c s ，s e n s i t i z a t i o n ，d e s i g n 万方数据