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2 0 1 1 年4 月影响乳化炸药稳定性的因素分析陈银良 影响乳化炸药稳定性的因素分析’ 陈银良 福建省民爆化工股份有限公司福安分公司 福建福安，3 5 5 0 0 0 [ 摘要] 文章通过对乳化炸药稳定性影响因素分析，通过控制变频器乳化机转速稳定在1 1 3 6 1 2 7 8r ／r a i n 之 间，采用复合燃料代替单一燃料、复合乳化剂斯盘8 0 聚异丁烯丁二酰亚胺为4 1 代替单一乳化剂控制乳化温 度9 0 。1 0 0 。C 等措施；通过控制化学敏化温度在4 8 5 0 ℃的范围内，保证了设备性能、物料配比、工艺条件的始终匹 配。 [ 关键词] 乳化炸药稳定性转速 敏化温度 [ 分类号] T D 2 3 5 ．2 1 乳化炸药是靠两性分子将极性的水相分子和非 极性的油相分子结合到一起的乳胶型抗水炸药。对 乳化炸药稳定性的影响因素研究，分析产生因素的 原因，在实际生产过程中提出解决办法，将对乳化炸 药的安全生产、储存、使用等具有重要的指导意义， 同时也产生极大的社会效益⋯。 1 乳化机转速对稳定性的影响 一般炸药性能的优劣与乳化后基质粒子的均匀 程度、细腻程度、光泽度有关【2 】。乳胶体的形成主 要靠乳化机机械剪切和乳化剂定向分散的化学力。 在乳化过程中，乳液滴直径随着乳化机转速的增加 而变小，适当地提高乳化机转速是提高乳化炸药稳 定性的重要途径，但是乳化机转速太高，形成的基质 游离硝酸铵含量低不利于化学敏化，同时使其制造 过程中的安全系数大大降低；转速低形成的基质游 离硝酸含量高，极易造成基质破乳。表1 是利用变 频器调节乳化机转速取得的基质效果对比情况。 由表1 看出乳化机变频器控制在4 0 一4 5 H z 获 得的基质游离硝酸铵含量在0 ．0 6 ％一0 ．1 2 ％之间， 有利于敏化工序的发泡，获得的药态硬度适中，利于 后续的装药、包装。 采取相应的技术措施 1 选择合适的乳化机，最佳转速控制在1 1 3 6 1 2 7 8r ／m i n 之间； 2 用镇流器控制乳化机启动电流，使乳化机 在关机、启动、带料启动过程中能保持平稳转速； 3 采用变频器控制乳化机转速使其始终保持 匀速，变频器最佳频率控制在4 0 4 5 H z 之间。 2 原材料及配比对炸药稳定性的影响 2 ．1 复合乳化剂 影响乳化炸药稳定性的关键原材料是乳化剂， 乳化剂本身的质量对炸药的稳定性影响很大，油包 水型乳化剂的选择标准为乳化剂的H L B 值应处于3 6 之间。乳化剂的H L B 值具有叠加性，当利用某 种单一乳化剂制备的乳化液不太稳定时，往往选用 两种或两种以上乳化剂混合使用。乳化剂的H L B 值是否在需求范围内，对用最少量乳化剂来获得较 高储存稳定性的乳化炸药是非常重要的。 常用的斯艄0 乳化剂与聚异丁烯丁二酰亚 胺乳化剂按比例混合使用，具有起乳快、乳化工艺参 数要求低、储存性能稳定等优点。表2 是斯盘_ 8 0 与聚异丁烯丁二酰亚胺配比不同炸药储存性能对比 情况。 由于聚异丁烯丁二酰亚胺乳化剂的粘度高及对 液滴的交联作用强，使得形成的乳化液更稳定，从而 表1乳化机转速与基质状态、基质游离硝酸铵含量关系 收稿日期2 0 1 0 1 2 - 1 3 作者简介陈银良 1 9 6 5 一 ，男，工程师。主要从事工业炸药技术和质量管理。E - m a l l y u s r 2 0 0 6 1 6 3 ．c o n ．1 万方数据 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2 期 表2 不同配比的混合型乳化剂 与炸药储存性能对比 使炸药储存稳定性更好。斯盘8 0 乳化剂起乳速 度快，乳化工艺温度低使得乳化过程本质安全性提 高。由表2 看出，斯艄0 占8 0 ％时能获得较好的 储存性能的乳化炸药，因此选择乳化剂首先要掌握 乳化剂本身的质量指标。通过乳化剂合格证书标出 的H L B 值，调配适合本厂的复合型乳化剂，不但能 提高炸药的储存稳定性，而且可以大大降低炸药生 产成本。 采取相应的措施 I 选择质量指标合格的乳化剂； 2 通过混合池将斯盘8 0 和高分子乳化剂按 4 1 混合使用。 2 ．2 复合燃料 油相材料的选择直接影响到乳化炸药爆速、爆 力及发泡效果的好坏。现有生产线一般选用两种以 上熔点、品种不同的蜡系化合物作为油相材料按一 定的比例混合使用。比单一使用一种腊制成的乳化 炸药，性能、粘稠度、贮存期等各方面都优越。表3 是使用不同油相材料炸药性能对比情况。 表3油相配方与炸药储存性能对比 由表3 看出储存1 8 0d 炸药性能对比中采用复 合燃料比单一燃料更优越。 3 生产工艺对炸药稳定性的影响 3 ．1 水、油配比的及时性对稳定性的影响 乳化过程的控制是乳化炸药稳定性的关键因素 之一，其中起乳速度快慢及效果好坏影响着一天的 乳化效果，其对水相加入速度有很高的要求。以3 ．5 t ／h 产能为例，当油相材料以4k g ／m i n 进入乳化机 后，开启乳化机，乳化机下料口有油相材料出来后， 开启水相泵乳化开始。表4 可以看出当水相溶液以 4 3 5 0 k g ／m i n 的速度加入，达到正确的油、水配比， 时间控制在6 5 7 5s 能得到质量稳定的基质。因 此相应控制早期水、油相的乳化时间，使乳化机尽快 起乳对整个乳化过程是有利的。 表4 产能3 ．5 t ／h 水相溶液加入速度 与基质状态对比 所尊时间4 5 。6 0 6 5 7 5 7 5 。9 0≥9 0 水相加入 速度 7 2 5 45 0 4 34 3 3 6≤3 6 ／ k g r a i n 一 一态油浆’震器熊鞭 采取的措施有 1 产能为3 ．5t ／h 时乳化开机需要的时间应 控制在6 5 7 5s 为宜； 2 产能为3 ．5t ／h 时水相加入速度为4 3 5 0 k g ／m i n ； 3 通过水、油流量电脑实时检测控制及乳化 机变频控制，使加料速度与乳化机转速始终匹配，达 到了起乳速度快，乳化效果好的目的。 3 ．2 乳化温度对稳定性的影响及措施 选择恰当的乳化温度使之与水、油相温度匹配， 是乳化效果好坏的关键环节。若乳化温度低于油相 材料的熔点，使得油相材料分散性及流动性降低，造 成不乳化现象。反之，乳化温度过高，使得乳化剂分 子对两相的吸附能力减弱，很容易在下一道工序中 破乳。同时乳化温度太高，也会使乳化剂高温碳化 分解，失去乳化效果，同时大大降低了生产过程的安 全系数[ 3J 。实际生产中一般通过控制冷却水流量 达到控制乳化温度的目的，冷却水温度≤2 5 ℃。由 表5 可看出乳化温度在9 0 1 0 0 ℃时乳化炸药较稳 定。 表5 乳化温度对乳化炸药稳定性影响 相应对策有 1 在乳化机出口加人温度检测装置并设置电 脑自动连锁停机控制程序，使得乳化温度控制在9 0 一1 0 0 ℃范围内； 2 通过水、油相温度实时检测，并设置报警装 置，保证物料温度能够与之匹配； 万方数据 2 0 1 1 年4 月影响乳化炸药稳定性的因素分析陈银良 1 9 3 乳化过程中通过对水、油相流量、温度、压 力、乳化机电流等参数连锁监控，从本质上确保了乳 化过程的在线质量控制，同时确保了生产过程的本 质安全性。 3 ．3 敏化工艺对稳定性的影响及措施 敏化的效果与敏化剂、促进剂的加人量及加入 方式息息相关，在实际生产中加入这些材料的过程 中偶然影响因素很多。如加料的均匀程度、搅拌方 式、搅拌时间的控制等均是敏化效果好坏的关键，也 直接影响着乳化炸药的稳定性。 其中生成气泡在基质中的稳定性是敏化工艺的 灵魂，气泡稳定性主要取决于表面黏度，在温度高 时，因基质的黏度低，容易形成大气泡或气泡逃逸而 使敏化不均匀；反之基质的黏度大，不利于气泡的形 成和均匀分散，会造成发泡的后效问题，从而影响了 乳化炸药爆炸性能和稳定性。一般化学敏化温度控 制在4 8 5 0 ℃范围之内利于乳化炸药的稳定固泡、 后效控制、气泡大小及均匀度控制等。表6 为3 。5 t ／h 产能、布料宽度7 5c m 、布料厚度8 1 2m r n 时， 敏化温度与敏化效果及炸药储存性能关系。 由表6 看出产能为3 ．5 t ／h 时布料宽度与冷却 水用量分别为7 5c m 、1 7 5L ／m i n ，能够保证敏化温度 在4 8 ～5 0 ℃范围内。在此范围内，乳化基质的黏度 适中，有利于敏化气泡的均匀分散，减少了乳化炸药 在储存过程中气泡的损失，从而提高了炸药的储存 性能。 相应的对策有 1 敏化剂、促进剂采取变频器 实时控制，减少在加入这些材料的过程中因偶然因 素造成的计量错误，尽量消除操作过程中的偶然因 素； 2 产能为3 ．5t ／h 时冷却水流量及基质布料宽 度、厚度分别为1 7 5L ／m i n 、7 5 c m 、 1 0 2 m m ； 3 敏化温度控制在4 8 5 0 。C 范围之内并对其进行不 间断监控，设置报警提示，实现生产过程中的过程监 控及控制，减少基质在敏化过程中因温度高低造成 的固泡效果差，气泡均匀性差等问题，提高乳化炸药 的爆炸性能及稳定性HJ 。 4 结论 1 控制乳化机转速为l1 3 6 1 2 7 8r ／m i n ，用变 频器控制频率在4 0 4 5 H z ，保证其转速始终稳定。 2 采用复合燃料替代单一燃料，乳化剂用斯 艄0 聚异丁烯丁二酰亚胺为4 1 的复合型替 代单一乳化剂使用。 3 乳化开始时控制水相流量为4 3 5 0 k s ／ r a i n ，乳化起乳时间控制在6 5 7 5 s 范围内，以保证 乳化的及时性及后续乳化效果。 4 严格控制工艺条件，乳化稳定控制在9 0 一 1 0 0 ℃，敏化温度控制在4 8 - 5 0 ℃。 参考文献 [ 1 ]汪旭光，申英锋．乳化炸药结构与稳定性关系的研究 [ J ] ．中国工程科学，2 0 0 0 2 2 4 - 2 9 ． [ 2 ]汪旭光．乳化炸药[ M ] ．北京冶金工业出版社， 2 0 0 8 ． [ 3 ]罗宁，胡坤伦，徐国财．乳化基质韵合成及其稳定性 的初步研究[ J ] ．中国矿业，2 0 0 6 ，1 6 3 6 7 - 6 9 ． [ 4 ]胡坤伦，杨仁树，李冰．敏化温度影响乳化炸药稳定 性的实验研究[ J ] ．煤炭学报，2 0 0 8 。3 3 9 1 0 1 1 - 1 0 1 3 ． A n a l y s i so nt h eF a c t o r sA f f e c t i n gt h 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 C H E NY i n l i a n g F u ’觚B r a n c ho fF u j i a nM i a b a oC h e m i c a lC o ．，L t d ． F u j i a nF u ’a n ，3 5 5 0 0 0 [ A B S T R A C T ] T h ef a c t o r sa f f e c t i n gt h ee m u l s i o ne x p l o s i v es t a b i l i t y 惴a n a l y z e dc o m b i n i n gt h ea c t u a ls i t u a t i o no ft h e p r o d u c t i o nl i n e ．R e s u l t ss h o wt h a tw h e nt h er o t a t i o n a lv e l o c i t yo fe m u l s i o nm a c h i n ei sc o n t r o l l e dt o1 1 3 6 1 2 7 8r ／m i n ， c o m p o s i t ef u e lm p l a c es i n g l ef u e l ，c o m p o u n de m u l s i f i e ro f S p a n - - - 8 0a n dp o y i s o b u t y l e n es u o c i n i m i d e 4 1 r e p l a c es i n g l e e m u l s i f i e r ，t h ee m u l s i o nt e m p e r a t u r ec o n t r o l l e da t9 0 一1 0 0 。C ，t h ec h e m i c a ls e n s i t i z a t i o nt e m p e r a t u r ei n4 8 5 0 ℃。t h e e q u i p m e n tp e r f o r m a n c e ，t h em a t e r i a lr a t i oa n dt h et e c h n o l o g yc o n d i t i o n sw e r ee n s u r e dt ok e e pas c o dm a t c h ． [ K E YW O R D S ] e m u l s i o ne x p l o s i v e ，s t a b i l i t y ，r o t a t i o n a lv e l o c i t y ，s e n s i t i z a t i o nt e m p e r a t u r e 万方数据