現(xiàn)場(chǎng)混裝車生產(chǎn)重乳化炸藥應(yīng)用中質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)探討

劉萬榮 ，王永德

（1、神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司炸藥廠,010300;2、上海茂惠實(shí)業(yè)有限公司,201206）

1 工廠簡(jiǎn)介

神華準(zhǔn)格爾能源有限責(zé)任公司炸藥廠（簡(jiǎn)稱神華準(zhǔn)能炸藥廠）地處鄂爾多斯準(zhǔn)格爾旗黑岱溝露天煤礦工業(yè)廣場(chǎng)內(nèi)，是國(guó)家“八五”計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目—準(zhǔn)格爾項(xiàng)目一期工程黑岱溝露天煤礦單項(xiàng)工程之一，始建于1991年。1996年5月投入生產(chǎn)，原設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力1萬噸。2006年，神華準(zhǔn)能公司所屬的黑岱溝露天煤礦計(jì)劃引進(jìn)吊斗鏟工藝、哈爾烏素露天煤礦相繼開工建設(shè)，兩礦生產(chǎn)能力設(shè)計(jì)為2×2000萬噸/年，炸藥廠既有的生產(chǎn)能力、品種已不能滿足兩個(gè)露天煤礦的爆破需求。炸藥廠隨即進(jìn)行擴(kuò)能改造，由中煤國(guó)際工程集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院（以下簡(jiǎn)稱：中煤國(guó)際沈陽院）設(shè)計(jì)，項(xiàng)目總投資8900多萬元，引進(jìn)澳瑞凱澳大利亞有限公司炸藥配方與生產(chǎn)工藝系統(tǒng)技術(shù)，其核心是現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車及乳膠基質(zhì)制備工藝。該工藝主要特點(diǎn)是將自動(dòng)化技術(shù)與炸藥生產(chǎn)工藝技術(shù)緊密的結(jié)合，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)和多媒體技術(shù)相結(jié)合，在安全上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連鎖保護(hù)；先進(jìn)的乳膠基質(zhì)制備工藝和配套的具有世界先進(jìn)水平的炸藥現(xiàn)場(chǎng)混裝車工藝為生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供需要的乳化炸藥、重銨油炸藥、多孔粒狀銨油炸藥及其他不同配比炸藥品種。改擴(kuò)建后炸藥廠許可生產(chǎn)能力為11萬噸/年；項(xiàng)目整體在2008年6月通過全面驗(yàn)收并正式投入生產(chǎn)。

2 現(xiàn)場(chǎng)混裝車簡(jiǎn)介

現(xiàn)場(chǎng)混裝車工藝炸藥生產(chǎn)系統(tǒng)主要是由炸藥現(xiàn)場(chǎng)混裝車和配套的地面制備站兩部分組成，它集原材料運(yùn)輸、炸藥現(xiàn)場(chǎng)混制及機(jī)械化裝藥于一體，與常規(guī)袋裝藥比較，具有效率高、質(zhì)量好、工藝先進(jìn)及安全可靠等優(yōu)勢(shì)。混裝車技術(shù)代表了當(dāng)今世界爆破技術(shù)的發(fā)展方向，不僅有較高的科技含量和較強(qiáng)的實(shí)用性，更在于它取代了傳統(tǒng)的炸藥制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、人工裝藥過程及方法，完全滿足高強(qiáng)度施工作業(yè)的要求。隨著礦山爆破開采規(guī)模日趨大型化，與之配套的大型設(shè)備工藝的應(yīng)用，爆破用炸藥采用混裝車工藝，更能顯現(xiàn)出混裝炸藥技術(shù)的快捷、安全、高效的特點(diǎn)和優(yōu)越性。

對(duì)于多功能炸藥混裝車，就相當(dāng)于是一個(gè)移動(dòng)的混合炸藥生產(chǎn)廠。其特點(diǎn)是一車多用，適用性廣，根據(jù)炸藥生產(chǎn)的需求在一個(gè)傳統(tǒng)的車底盤上增加不同的罐、儲(chǔ)料箱、螺旋桿泵和氣動(dòng)、電氣控制系統(tǒng)組成，用一個(gè)混合螺旋系統(tǒng)把炸藥原材料裝入炮孔前對(duì)乳膠基質(zhì)、多孔硝酸銨和柴油、化學(xué)品添加劑進(jìn)行按比例混合，通過液壓系統(tǒng)、潤(rùn)滑水膜、輸藥軟管排出。硝酸銨乳膠體系統(tǒng) (根據(jù)配置) 由兩個(gè)儲(chǔ)存罐、泵、閥門、管線及控制器組成。該系統(tǒng)的功能是在生產(chǎn)重銨油炸藥、重乳化炸藥產(chǎn)品時(shí)，以一個(gè)校準(zhǔn)過的速度向傾斜螺旋桿出口、輸藥軟管提供硝酸銨乳膠體。根據(jù)爆破需要配置不同比例，可以生產(chǎn)密度可調(diào)節(jié)重乳化炸藥、密度可調(diào)節(jié)重銨油炸藥、多孔粒狀銨油炸藥、低密度多孔粒狀銨油炸藥（準(zhǔn)能炸藥廠自行研發(fā)）、超低密度乳化炸藥（準(zhǔn)能炸藥廠自行研發(fā)）等，適合準(zhǔn)能公司露天煤礦各種爆破作業(yè)環(huán)境的需要和同一炮孔內(nèi)不同炸藥品種的需要。

3 重乳化炸藥工藝及控制

多功能混裝車產(chǎn)品中生產(chǎn)質(zhì)量控制復(fù)雜的品種主要是重乳化炸藥，所以在這里主要闡述重乳化炸藥在準(zhǔn)能公司炸藥廠生產(chǎn)應(yīng)用情況。重乳化炸藥主要用于含水地質(zhì)層或潮濕炮孔，有時(shí)在高爆能要求爆破也用到重乳化炸藥。

圖1 重乳化炸藥生產(chǎn)工藝流程

乳膠基質(zhì)在準(zhǔn)能炸藥廠工房?jī)?nèi)制備，是用于生產(chǎn)重乳化炸藥的半產(chǎn)品,與其它原材料一起加入混裝車各自獨(dú)立的罐箱內(nèi)。本廠生產(chǎn)的乳膠基質(zhì)采用負(fù)氧平衡配方設(shè)計(jì)，在生產(chǎn)重乳化炸藥時(shí)通過添加30%的多孔硝銨實(shí)現(xiàn)零氧平衡配方要求。其含水量達(dá)20%，密度為1.35-1.45g/cm3 ,粘度為2-2.4萬厘泊（溫度為60～70℃）。未經(jīng)敏化的乳膠基質(zhì)溫度保持在不低于35℃，無雷管感度，具有較好的流動(dòng)性和安全性。

炸藥混裝車在爆破施工現(xiàn)場(chǎng)將乳膠基質(zhì)半成品通過定量混合、敏化、輸送等工藝直接裝入炮孔，然后在炮孔內(nèi)經(jīng)過10～15min化學(xué)反應(yīng)生成無雷管感度的炸藥，因此降低了傳統(tǒng)炸藥生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)及裝藥過程中的不安定因素，一定程度上實(shí)現(xiàn)了炸藥生產(chǎn)與爆破施工的本質(zhì)安全性?；煅b車現(xiàn)場(chǎng)制備重乳化炸藥防止了炮孔的不耦合裝藥現(xiàn)象，且混裝車制乳化炸藥密度較高、爆破威力高，因此爆破效果較好。而且裝藥過程中炸藥參數(shù)也可以有相應(yīng)的調(diào)整和變化，現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性更好。

由于炸藥混裝車連續(xù)化、自動(dòng)化程度較高，控制現(xiàn)場(chǎng)混裝車裝藥技術(shù)及質(zhì)量在生產(chǎn)實(shí)踐中十分重要。如果炸藥生產(chǎn)控制出現(xiàn)問題，如爆破后根底及邊坡不穩(wěn)定，大塊率明顯增加，會(huì)出現(xiàn)爆破結(jié)果與設(shè)計(jì)脫節(jié)不符、造成爆破成本增加、爆破沒有達(dá)到設(shè)計(jì)效果甚至出現(xiàn)爆破事故等問題。尤其對(duì)于吊斗鏟-拋擲爆破工藝，高臺(tái)階爆破一次裝藥量達(dá)到1200—1500余噸，炸藥現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制技術(shù)至關(guān)重要。嚴(yán)格執(zhí)行炸藥生產(chǎn)管理規(guī)章制度及操作標(biāo)準(zhǔn)，把握炸藥生產(chǎn)控制關(guān)鍵技術(shù)問題，具有十分重要的意義。

4 重乳化炸藥生產(chǎn)質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)

4.1 多功能混裝車校準(zhǔn)要求

混裝車中各成份的校準(zhǔn)是向炮孔輸送高質(zhì)量炸藥的基礎(chǔ)保證。如果原料沒有按照正確的配比混合，成品炸藥將不符合規(guī)格并影響到爆破質(zhì)量。準(zhǔn)確、系統(tǒng)地控制每一種原料在一定時(shí)間內(nèi)以固定速度的輸送量是校準(zhǔn)的步驟和目的。

(1)校準(zhǔn)原則

新投入多功能混裝車在生產(chǎn)使用前須進(jìn)行校準(zhǔn)；任何成份（原材料）進(jìn)行改變后；安裝了新的計(jì)數(shù)器，對(duì)可編程邏輯控制器程序進(jìn)行了任何改變，應(yīng)對(duì)所有計(jì)數(shù)器進(jìn)行校準(zhǔn)，頻率為每2個(gè)月校準(zhǔn)一次；如果移動(dòng)混裝車的計(jì)數(shù)器得出的重量差額大于2%，則加密校準(zhǔn)；校準(zhǔn)時(shí)車輛按照在設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)運(yùn)行正常情況下進(jìn)行。

(2)準(zhǔn)備校準(zhǔn)工具及設(shè)備

電子地秤（50t-80t）、排出料清除料斗（干料可以進(jìn)入上料塔）、硝酸銨乳膠體罐或另外一輛多功能混裝車、電子磅秤（100kg精確到10g）、電子秤(5kg精確到1g)、密度杯（1L精確到0.5ml）、刮刀尺、水桶60L 2只、10L 1只、抽油泵、電子秒表、計(jì)算器、校準(zhǔn)記錄表。

(3)多功能混裝車校準(zhǔn)影響因素

氣溫：在冬季校準(zhǔn)時(shí)，要考慮氣溫對(duì)校準(zhǔn)泵、流量計(jì)等的影響，一般在車輛運(yùn)行一段時(shí)間，液壓油及設(shè)備循環(huán)潤(rùn)滑系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后進(jìn)行。

取樣：為了達(dá)到測(cè)試或校準(zhǔn)有效性，取樣要有一定代表性。成品性能測(cè)試取樣要在車輛生產(chǎn)5分鐘或至少生產(chǎn)2噸產(chǎn)品后進(jìn)行，此時(shí)產(chǎn)品進(jìn)入穩(wěn)定或有一定代表性；校準(zhǔn)取樣同樣適用該要求。

原材料：混裝車加裝應(yīng)為經(jīng)工廠檢驗(yàn)認(rèn)可、符合要求、合格的原材料，防止造成產(chǎn)品質(zhì)量問題和設(shè)備運(yùn)行使用出現(xiàn)不確定影響因素。

重現(xiàn)性：多孔硝酸銨和乳膠基質(zhì)校準(zhǔn)至少取不同設(shè)置點(diǎn)進(jìn)行5次，且最大點(diǎn)與最小點(diǎn)滿足校準(zhǔn)要求；如圖2

(4)多孔粒狀硝酸銨的校準(zhǔn)

一般選擇校準(zhǔn)的輸藥速率為500kg/min，按照多功能混裝車校準(zhǔn)表（校準(zhǔn)后置于設(shè)備上便于操作人員參照）上的指示進(jìn)行調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備參數(shù)及輸出值；如不是使用剛結(jié)束生產(chǎn)的設(shè)備，則應(yīng)啟動(dòng)預(yù)熱并預(yù)排料后進(jìn)行校準(zhǔn)，防止出現(xiàn)廠內(nèi)校準(zhǔn)而到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)與校準(zhǔn)不符合現(xiàn)象。

注：(0,0)點(diǎn)不是用來計(jì)算斜率和截距 圖2

(5)乳膠基質(zhì)的校準(zhǔn)

為確保重乳化炸藥中乳膠基質(zhì)配比的準(zhǔn)確性。選擇校準(zhǔn)的輸藥速率為500kg/min，按照多功能混裝車校準(zhǔn)表上的指示進(jìn)行調(diào)節(jié)相關(guān)設(shè)備參數(shù)及輸出值；采用地面制備站提供參數(shù)合格并屬于現(xiàn)場(chǎng)在用批次產(chǎn)品要求的基質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)；如不是使用剛結(jié)束生產(chǎn)的設(shè)備，則應(yīng)啟動(dòng)預(yù)熱并預(yù)排料后進(jìn)行校準(zhǔn)，防止出現(xiàn)廠內(nèi)校準(zhǔn)而到作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)與校準(zhǔn)不符合現(xiàn)象。

(6)化學(xué)敏化劑的校準(zhǔn)

為確保重乳化炸藥中敏化劑配比的準(zhǔn)確性。多功能混裝車敏化劑箱裝入至少100L的敏化劑；調(diào)節(jié)各敏化劑混合量達(dá)到配比值；至少以不同設(shè)置進(jìn)行5次校準(zhǔn)，且最大點(diǎn)與最小點(diǎn)滿足校準(zhǔn)要求；

(7)潤(rùn)滑水的校準(zhǔn)

多功能混裝車生產(chǎn)重乳化炸藥時(shí)輸藥軟管內(nèi)壁要有不間斷的潤(rùn)滑水膜方可實(shí)現(xiàn)炸藥順暢排入炮孔；校準(zhǔn)時(shí)其水箱裝入至少500L的水，并停放在校準(zhǔn)點(diǎn)；冬季要根據(jù)氣溫冰點(diǎn)使用防凍劑配置潤(rùn)滑水。

(8)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理

整理混裝車校準(zhǔn)工作表數(shù)據(jù)，按多功能混裝車校準(zhǔn)要求，向質(zhì)量控制管理表內(nèi)輸入混裝車各項(xiàng)原材料流量校準(zhǔn)數(shù)據(jù)；檢查各數(shù)據(jù)有效后（對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)范圍），打印出校準(zhǔn)的質(zhì)量控制表放于該混裝車上，供生產(chǎn)時(shí)對(duì)照使用。每個(gè)校準(zhǔn)周期的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、資料要?dú)w檔備查。

4.2 生產(chǎn)過程中質(zhì)量控制的關(guān)鍵技術(shù)

重乳化炸藥由硝酸銨乳膠體和不同比例的多孔硝酸銨混合而成。重乳化炸藥性能及爆轟參數(shù)見表2。乳膠基質(zhì)和多孔硝酸銨混合成產(chǎn)品前在混裝車上分開貯存，在混合成產(chǎn)品時(shí)，敏化劑溶液也被加入。為了按照現(xiàn)場(chǎng)需求控制密度，敏化劑溶液的加入量可以通過調(diào)節(jié)改變。重乳化炸藥對(duì)于干孔和濕孔都可以使用，它在炮孔中必須是連續(xù)充滿狀態(tài)（完全耦合裝藥），以達(dá)到最佳爆破效果。重乳化炸藥的密度隨爆破設(shè)計(jì)要求、炮孔深度及孔直徑不同而變化。對(duì)于有水炮孔，使用重乳化防水炸藥進(jìn)行爆破，必須遵循表1 技術(shù)要求，才能取得良好的爆破效果。

(1)環(huán)境溫度影響：對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車，環(huán)境溫度對(duì)其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性有一定影響。冬季啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，必須使用在常溫車庫內(nèi)的設(shè)備或設(shè)備應(yīng)預(yù)熱使液壓油溫度達(dá)到要求使用溫度，否則會(huì)導(dǎo)致各種泵驅(qū)動(dòng)速率與正常溫度下校準(zhǔn)的不同，從而導(dǎo)致設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)際輸出速率不同，而改變炸藥原有配方，使炸藥質(zhì)量不合格。冬季現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試產(chǎn)品密度時(shí)，應(yīng)在駕駛室內(nèi)進(jìn)行，以確保測(cè)試結(jié)果有效。

(2)產(chǎn)品溫度影響：基質(zhì)溫度必須保持在35℃以上，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)才可以實(shí)現(xiàn)良好發(fā)泡敏化，形成合格的炸藥。在冬季基質(zhì)溫度低于該溫度，會(huì)導(dǎo)致炸藥敏化不足而造成拒爆或爆破性能下降，從而影響爆破質(zhì)量，所以應(yīng)采取保溫措施。

(3)操作技術(shù)影響：首次輸藥時(shí)，確保進(jìn)行輸藥管路水膜形成，防止乳膠基質(zhì)和粒狀硝酸銨混合物料堵料，不能順利從管路輸送到炮孔；現(xiàn)場(chǎng)裝藥最后一個(gè)產(chǎn)品時(shí)，水泵必須打開，生產(chǎn)結(jié)束要進(jìn)行輸藥管路和泵的清洗，防止下次輸藥產(chǎn)生堵藥現(xiàn)象；操作人員密切觀察產(chǎn)品形成情況，發(fā)現(xiàn)發(fā)泡不均勻或其他異常，應(yīng)及時(shí)對(duì)照校準(zhǔn)表微調(diào)，以達(dá)到產(chǎn)品要求。

最后，炸藥產(chǎn)品質(zhì)量控制必須堅(jiān)持實(shí)事求是、及時(shí)有效的原則，否則生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，發(fā)生不能滿足爆破設(shè)計(jì)要求現(xiàn)象，以及導(dǎo)致拒爆后盲炮處理的安全隱患、嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失事故。所以，抓好炸藥生產(chǎn)質(zhì)量控制關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于順利完成爆破任務(wù)，實(shí)現(xiàn)高效、安全、合理利用混裝車工藝具有十分重要的意義。

[1] 馬軍，李克民.拋擲爆破與拉斗鏟倒堆工藝研究[J].中國(guó)礦業(yè)，2003，12（7）：44-45.

[2] 劉萬榮，謝武華，李玉清等.準(zhǔn)格爾炸藥廠質(zhì)量控制手冊(cè) 企業(yè)制度匯編 2009-10

[3] 澳瑞凱澳大利亞有限公司 工廠操作指南 2006-11