MEF移动式乳胶基质制备站的研制.pdf

第6 2 卷第2 期 2010 年5 月 有色金属 N o n f e r r o u sM e t a l s V 0 1 ．6 2 ，N o ．2 M a y2010 M E F 移动式乳胶基质制备站的研制 张 静，龚兵，史良文，熊代余 北京矿冶研究总院，北京10 0 0 4 4 摘要从4 个方面介绍了M E F 移动式乳胶基质制备站的研发过程总体布置、主要设备的开发、乳胶基质配方的确定及自 动控制系统的设计。M E F 移动式乳胶基质制备站自投向市场后，在行业内得到了民爆生产企业的认可，先后向7 家企业进行了成 套设备和技术的转让。M E F 移动式乳胶基质制备站的研制成功，为实现乳胶基质现场制备、避免乳胶基质长距离运输提供了技术 和装备支持。 关键词乳化炸药；乳胶基质制备站；移动式；研制 中图分类号T D 2 3 5 ．2 1 2文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 1 0 0 2 0 0 9 9 一0 4 炸药作为一种爆炸危险品，其生产、运输、存储 和使用过程中的安全性受到广泛关注，乳化炸药现 场混装技术和装药车的发展为工业炸药生产使用向 高效、安全方向发展奠定了技术基础⋯。在2 0 0 4 年 前，装药用乳胶基质多数由成品炸药厂或固定式地 面站集中生产，远程配送。在长距离运输过程中存 在安全隐患，而且其性能也因运输过程中颠簸受到 影响，甚至析晶。因此，十分必要研制一种可在爆破 作业现场或附近生产，还可根据爆破工程需要进行 移动的乳胶基质生产线，减少乳胶基质运输距离，尽 可能消除运输过程中的安全隐患。在此背景下，北 京矿冶研究总院炸药与爆破研究所于2 0 0 4 年决定 研制M E F 移动式乳胶基质制备站，并于2 0 0 5 年底 研制成功。2 0 0 7 年1 2 月，“M E F 移动式乳胶基质地 面站”被国家科学技术部、商务部、质检总局和环保 总局等4 部一致推荐为国家重点新产品。2 0 0 9 年2 月，“M E F 移动式乳胶基质地面站”项目被评为国家 安监总局安全生产科技成果一等奖。简单介绍该项 目的研发过程。 l 总体布置 为实现可移动，M E F 移动式乳胶基质制备站由 两台半挂车组成，所有的工艺设备均安装在两台半 挂车上。其中一台半挂车称为原料制备车，主要完 成油水相制备、储存和计量泵送等功能，主体设备包 收稿日期2 0 0 9 0 6 2 4 作者简介张静 1 9 7 7 一 ，男，湖北荆门市人，高级工程师，主要 从事化工机械与民爆设备等方面的研究。 括破碎机、螺旋输送机、水相制备、储存罐、水相过滤 器、水相输送计量泵、油相制备储存罐，油相过滤器、 油相计量泵和热水泵等。另一台半挂车称为乳胶制 备车，主要实现连续乳化、乳胶基质冷却及输送功 能，此外还为生产线提供蒸汽。主体设备包括连续 乳化器、高效冷却器、乳胶输送泵和燃油蒸汽锅炉、 锅炉用水的软化水处理等装置。其中，锅炉间与乳 化工序用封闭的隔板隔开。两台半挂车之间铺设操 作平台。两车可根据现场情况灵活布置成一字形， L 形或T 形，见图1 。 图1M E F 移动式制备站总体布置 F i g ．1 O v e r a l ll a y o u to fM E Fm o b i l ep r o d u c t s t a t i o nf o re m u l s i o n 万方数据 1 0 0有色金属 第6 2 卷 2 主要设备的开发 M E F 移动式乳胶基质制备站可以利用胶状乳 化炸药生产线的部分设备，但因其空间相当有限及 可移动的特点，很多设备都需重新进行设计或选型。 2 ．1 水、油相罐 水、油相罐设计时主要考虑根据装药车的乳胶 箱容积确定水油相罐的容积；根据半挂车的箱体空 间，确定使用立式还是卧式搅拌结构；使用盘管而非 夹套加热；为最大限度地利用半挂车的箱体空间，罐 子设计成长方体形；为简化蒸汽等管路安装，合理设 置管口方位。 2 ．2 乳化器 乳化器是M E F 移动式乳胶基质制备站的核心 设备，其功能是对水、油两相溶液进行乳化。在设计 时，主要考虑 1 为方便移动，设计成卧式结构，以 降低重心高度； 2 主轴两端用带方形座顶丝外球 面球轴承支撑，允许轴两端中心高有一定的偏差； 3 密封采用进口骨架油封，并配有散热圈通冷却 水进行降温，保证了其使用寿命； 4 在设计主轴及 选用轴承时，采用高安全系数； 5 主体部分采用 1 C r l 8 N i 9 T i 不锈钢加工制造，耐腐蚀； 6 在保证乳 化效果的前提下，尽可能增大定子和转子的间隙； 7 通过合理的结构设计，使骨架油封失效时，能尽 快被发现； 8 生产能力为5 1 5 t ／h ； 9 拆卸方便， 易于维护。 2 ．3 冷却器 M E F 移动式乳胶基质制备站的产品为6 0 ℃以 下的乳胶基质，而从乳化器出来的乳胶基质为9 0 。C 左右，这就需要开发高效冷却器在有限的箱体空间 快速地冷却高粘度的乳胶基质。结合多年开发胶状 乳化炸药生产线的经验，炸药所研制出一种无运动 部件的静态冷却器能满足以上冷却要求。该冷却器 主要由外夹套简体、内筒体、空心冷却管，进出水分 布器等组成。该设备的结构是一种带有冷却水夹套 的“X ”型管流网的设计形式。其主要特点是将空 心冷却管设计成“x ”型旋流元件，以旋流和强化高 粘度乳胶的流动和散热，并通过多层冷却管网与外 夹套双重冷却措施，实现乳胶基质快速冷却的目的。 2 ．4 燃油蒸汽锅炉 为方便移动，制备站选配的是车载式燃油蒸汽 锅炉。该锅炉采用立式环行管群设计，辐射、对流换 热系数高，升温快，由冷态到满负荷运行仅需要5 7 r a i n 。结构设计合理，采用独特的双路给水，双路出 水设计，使锅炉温度设置合理，分布均匀，有效地消 除了热膨胀所产生的应力。自动化程度较高，炉膛 自动吹扫、火焰、风压、壁温、燃气检漏均可实现自动 检测。设计有超稳、超压、断水、断油报警功能，并可 自动启动上水泵、上油泵；另外，锅炉点火失败、异常 熄火、燃烧检漏失败、燃汽压力过低以及水温超限等 故障实现了连锁保护功能。 3乳胶基质配方的确定 由于M E F 移动式乳胶基质制备站是为散装乳 化炸药装药车进行配套服务的，而装药车用乳胶基 质除具有一般乳胶基质油包水结构特点外，还要求 有较好的流动性和储存稳定性，其产品特点与民用 炸药厂生产的乳胶基质有显著区别，由M E F 移动式 乳胶基质制备站生产的乳胶基质必须具备以下特 点常温下易于泵送；尽可能钝感，摩擦感度、冲击感 度、冲击波感度低，其生产、运输和使用安全性高；有 较好的储存稳定性；与发泡剂混合容易，发泡快 速‘引。 通过反复的试验研究，从炸药的稳定性、爆炸 性、安全性、与M E F 移动式乳胶基质制备站生产工 艺适应性和生产成本等综合考虑，最后确定满足中 小直径乳化炸药装药车和露天矿用乳化炸药装药车 要求的M E F 移动式乳胶基质制备站工艺配方如表 1 所示。 表1M E F 移动式乳胶基质制备站配方 T a b l elF o r m u l af o re m u l s i o n 组分氧化剂水乳化剂复合油相添加剂 含量／％ 7 5 8 51 4 1 71 ．5 2 ．54 ～60 ．2 1 ．3 4自动控制系统的设计 该制备站的自动控制系统由原料制备车电控柜 与乳胶制备车电控柜以及现场仪表组成，实现了生 产动力设备启停，生产参数的现场显示，水相计量 泵、油相计量泵、乳化器、乳胶输送泵的现场调速，水 相、油相流量按照设定值自动控制、生产过程出现异 常情况的报警、自动停机功能。两车的自控系统示 意图如图2 和图3 所示。 为确保生产安全，自动控制系统设计有以下安 全措施。 1 为防止乳胶输送泵因断料引起的干磨 和因堵塞引起的泵内压力急剧升高，在乳胶输送泵 出E l 设有压力传感器，限定压力范围，当空转低压或 万方数据 第2 期张静等M E F 移动式乳胶基质制备站的研制 1 0 1 堵料高压时，都会因压力超限而发出声音报警并自 动全线停机，保证了乳胶基质输送过程的安全。 2 当水相流量或油相流量低于设定值时，水相计 量泵、油相计量泵和乳化器都会自动停机，进而全线 停机，避免了乳化器断料运行的危险，实现了断流保 护。 3 所有工艺设备可在现场和电控柜两地控 制，一旦出现异常，操作人员和巡视人员均可采取紧 急措施，提高了预防各类事故的能力“ 1 。 图2 原料制备车自控系统示意 F i g ．2 A u t o m a t i o ns y s t e md r a w i n go fm a t e r i a lv a n 图3 乳胶制备车自控系统示意 F i g ．3 A u t o m a t i o ns y s t e md r a w i n go fe m u l s i o nv a n 5 应用情况 M E F 移动式乳胶基质制备站自2 0 0 6 年投向市 场后，短短的几年时间就在行业内得到了民爆生产 企业的认可，先后向多家企业进行了成套设备和技 术的转让。 2 0 0 8 年4 月，炸药所向某石灰石新矿转让的 M E F 移动式乳胶基质制备站和B C J ．3 型装药车技 图4M E F 移动式乳胶基质制备站外景 F i g ．4M E Fm o b i l ep r o d u c ts t a t i o nf o re m u l s i o n 图5 乳胶基质 F i g ．5 P h o t oo fe m u l s i o n 术与装备，完成了生产调试。该项目于2 0 0 9 年2 月 通过了民爆行业主管部门组织的验收。生产的乳胶‘ 基质经敏化后，爆速达到4 9 0 0 m ／s d 8 0 m m 的P V C 管内测定 ，使用效果明显好于铵油炸药。图4 和 图5 分别为该项目外景及生产的乳胶基质照片。 M E F 移动式乳胶基质制备站以其占地面积小，建设 周期短，基建投资低，产能高，能耗低，经济效益显著 等优点受到了用户的肯定。 6结论 M E F 移动式乳胶基质制备站的研制成功，为实 现乳胶基质现场制备、避免乳胶基质长距离运输提 供了技术和装备支持。M E F 移动式乳胶基质制备 站工艺流程顺畅、设备结构合理，移动灵活，生产配 方调整方便，可生产不同爆破工程用乳胶基质⋯， 受到用户一致认可。M E F 移动式乳胶基质制备站 和乳化炸药现场混装车技术，大力推动了工业炸药 生产与使用向高效和安全方向发展。 万方数据 1 0 2 有色金属第6 2 卷 参考文献 [ 1 ] 龚兵，熊代余，李国仲，等．M E F 移动式乳胶基质制备站[ c ] ／／北京金属学会．金属材料与冶金．北京冶金工业出 版社。2 0 0 8 3 3 9 3 4 1 ． [ 2 ] 北京星字惠龙科技发展有限责任公司．M E F 移动式乳胶基质制备站鉴定资料汇编[ K ] ．北京2 0 0 6 [ 3 ] 龚兵，史良文，李国仲，等．M E F 移动式乳胶基质制备站的应用[ J ] ．矿冶，2 0 0 9 ，1 8 2 1 4 ． D e v e l o p m e n to fM E FM o b i l eP r o d u c tS t a t i o nf o rE m u l s i o n Z H A N G ．1 i n g ，G O N GB i n g ，S H IL i a n g w e n ，X I O N GD a i y u B e l t i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo f M i R i n ga n dM e t a l l u r g y ．B e i j i n g1 0 0 0 4 4 ．C h i n a A b s t r a c t T h ed e v e l o p m e n to fM E Fm o b i l ep r o d u c ts t a t i o nf o re m u l s i o na r ed e s c r i b e df r o mf o u ra s p e c t s ，o v e r a l ll a y o u t ， d e v e l o p m e n to fm a i ne q u i p m e n t ，t h es t u d yo ff o r m u l af o re m u l s i o n ，d e s i g no fa u t o m a t i o ns y s t e m ．T h eM E Fm o b i l e p r o d u c ts t a t i o nf o re m u l s i o ni sa c c e p t e db ye x p l o s i v ec o r p o r a t i o n sa n di sa p p l i e dt op r a c t i c ei nsevenc o r p o r a t i o n s s i n c ei ti si nc o m m e r c i a la p p l i c a t i o n ．T h eM E Fm o b i l ep r o d u c ts t a t i o nf o re m u l s i o ni sa v a i l a b l ef o rt h et e c h n o l o g y a n de q u i p m e n ts u p p o r tt op r o d u c i n ge m u l s i o ni nt h el o c a ls i t eo fb l a s ta n da v o i d i n gt h el o n g d i s t a n c et r a n s p o r t a t i o n o fe m u l s i o n ． K e y w o r d s e m u l s i o ne x p l o s i v e s ；p r o d u c ts t a t i o nf o re m u l s i o n ；r e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n t ；m o b i l e 万方数据