PP型乳化炸藥現(xiàn)場混裝技術存在的問題及其改進

黃 明

(江銅集團德興銅礦， 江西 德興市 334224)

0 前 言

山西惠豐特種汽車有限公司引進美國IRECO公司技術制造的PP型乳化炸藥炸藥現(xiàn)場混裝車，具有機械化程度高、生產(chǎn)能力大等優(yōu)點，可滿足大型露天礦生產(chǎn)的需要。德興銅礦從1980年代末開始使用PP型乳化炸藥炸藥現(xiàn)場混裝車，在使用過程中，針對PP型乳化炸藥炸藥現(xiàn)場混裝車在制藥過程中出現(xiàn)的炸藥計量誤差大、乳化效果差、炸藥質(zhì)量不高等問題進行調(diào)查研究，找出問題的主要因素并加以改進。

1 半成品生產(chǎn)工藝控制對炸藥質(zhì)量的影響

1.1 工藝流程簡介

PP型乳化炸藥炸藥現(xiàn)場混裝車由半成品制備站和現(xiàn)場混裝車兩部分組成，半成品制備站為混裝車提供生產(chǎn)乳化炸藥所需的水相、油相和敏化劑，工藝相對簡單，所用的原材料是硝酸銨、柴油、S—80、敏化劑和水等的半成品。水相、油相的動力熱源由蒸汽提供，主要設備有破碎機、螺旋、溶液泵、攪拌機、計量容器、流量計、溫度和壓力儀表等，按配方要求投入所需的原材料，達到質(zhì)量要求后打入混裝車內(nèi)，如圖1所示。

1.2 水相制備工藝控制的影響及改進措施

德興銅礦炸藥廠年產(chǎn)乳化炸藥40000 t，日均生產(chǎn)炸藥130 t，由于采用硝酸銨破碎溶化的工藝，平均每天破碎2000包袋裝硝酸銨，在破碎過程中不可避免的將包裝袋碎片帶入硝酸銨溶液中，最后進入現(xiàn)場混裝車溶液倉，在現(xiàn)場混裝車工作過程中，包裝袋碎片會纏繞乳化器葉片、堵塞管道和螺桿泵，不僅影響炸藥質(zhì)量，還帶來嚴重的安全隱患，是影響炸藥質(zhì)量的重要原因之一。

改進措施：增加水相多級過濾系統(tǒng)，避免雜質(zhì)進入裝藥車，見圖1。

1.3 油相制備工藝控制的影響及改進措施

油相是乳化炸藥的關鍵組分，是確保乳化效果、

圖1乳化炸藥現(xiàn)場混裝系統(tǒng)

儲存穩(wěn)定性的重要材料，原油相加工方式落后，油相組分配比粗放，原材料配比用桶為計算單位，配比誤差按1 kg計，誤差達到5%，不能達到精確配比。

改進措施：采用自動控制系統(tǒng)，運用計算機應用技術、自動測量技術， 自動控制技術以及相關的專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡構造一個綜合信息化采集、分析、管理、控制及發(fā)布平臺。該平臺以實時檢測數(shù)據(jù)、設備運行信息數(shù)據(jù)為基礎， 實現(xiàn)實時信息監(jiān)控，綜合信息分析、設備運行維護檢修支持、質(zhì)量管理、應急處理以及統(tǒng)計報表功能。用戶可以在一體化信息平臺上同時瀏覽實時生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)、設備設施數(shù)據(jù)。同時采用質(zhì)量流量計對油相材料進行精確控制，可將誤差控制在0.5%以內(nèi)，見表1。

表1 質(zhì)量流量計標定結果

2 計量系統(tǒng)誤差對炸藥質(zhì)量的影響

原現(xiàn)場混裝車采用玻璃轉子流量計，理論誤差不大于2%，但是在實際使用過程中由于受各種因素的影響，實際誤差往往大于2%，見表2。造成誤差大的原因有：

(1) 水相、油相是從浮子的小間隙通過，若有雜質(zhì)將會把浮子卡住，在炸藥生產(chǎn)過程中，編織袋、油垢等是雜質(zhì)的主要來源，由于雜質(zhì)影響水相、油相的配比，從而造成炸藥質(zhì)量下降。

(2) 在現(xiàn)場作業(yè)過程中，工況條件惡劣，工作面高低不平，流量計不能保持垂直狀態(tài)，轉子與壁產(chǎn)生摩擦導致流量計不準；

(3) 現(xiàn)有的乳化炸藥現(xiàn)場混裝車的流量計完全采用手工控制，沒有實現(xiàn)自動配比，人為因素大。

表2 混裝車計量誤差的統(tǒng)計

根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，采用炸藥理論的熱化學參數(shù)進行了計算。計算結果見表3。從計算結果可以看出，水、油相組分不匹配，氧平衡沒有達到最佳值(微負氧平衡),使得炸藥能量沒有充分發(fā)揮，從而影響爆破效果。

表3 炸藥的熱化學參數(shù)計算結果表

改進措施:

(1) 去掉原來使用的玻璃流量計，更換為電信號輸出的流量檢測儀表;

(2) 增加配比控制裝置和電動調(diào)節(jié)的油相流量調(diào)節(jié)控制閥;

(3) 用裝藥量控制裝置代替原來2#倉的計數(shù)器系統(tǒng)，采用自動控制方式時，將1#倉的計數(shù)器設置為0，自動控制裝置即可以工作。

3 現(xiàn)場混裝車剩藥對炸藥爆速的影響

炸藥爆速是衡量炸藥威力的重要指標，德興銅礦的爆破規(guī)模較大，炸藥用量一般在100～180 t/d之間，受設備、地質(zhì)條件的影響,每日所需的炸藥量只是一個相對準確的數(shù)字，經(jīng)常發(fā)生多藥和少藥的情況。若炸藥車有剩藥又沒有及時打回地面制備站，第二天繼續(xù)使用時，發(fā)現(xiàn)所裝的炮孔沒有充分抬起，大塊多，通過爆速對比，證實炸藥車有剩藥對炸藥爆速有影響，見表4。

表4 裝藥車有剩藥、無剩藥炸藥性能對比

水相溶液是一種飽和溶液，打入混裝車溶液的溫度一般都高于溶液達到飽和所需溫度的10℃～15℃。如果混裝車內(nèi)有剩藥且沒有及時打回溶液罐內(nèi)加溫，當車內(nèi)溶液溫度低于溶液的飽和溫度時，硝酸銨就開始結晶，當新的硝酸銨溶液進入混裝車內(nèi)，與車內(nèi)剩余的溶液混合時，會降低溶液的溫度，同時混裝車在運輸過程中的顛簸使大量結晶的硝酸銨懸浮于溶液之中，在乳化過程中硝酸銨晶體容易引起油膜發(fā)生形變和收縮，油膜體積和形狀發(fā)生變化，嚴重時會使油膜破裂，影響乳化效果,引起爆炸性能、抗水性能和穩(wěn)定性能的惡化，從而影響爆破效果。

改進措施是加強生產(chǎn)組織和管理，提前計劃現(xiàn)場爆破的用量，若發(fā)生剩藥現(xiàn)象，及時將剩藥打回地面制備站。

4 炸藥密度對炸藥質(zhì)量的影響

混裝乳化炸藥的敏化方式為化學發(fā)泡，PH值、炸藥溫度、催化劑決定了發(fā)泡的快慢，發(fā)泡劑的流量直接影響炸藥密度的大小，德興銅礦露天炮孔深度一般在17～17.5 m，在地表測得的炸藥密度并不能真實的反映孔內(nèi)炸藥的密度，因為氣泡受炸藥、充填巖粉的重力影響，炮孔內(nèi)不同的位置的炸藥密度是不同的，底部的密度最大，然后逐漸變小，藥面處的炸藥密度大于地表測得的炸藥密度。眾所周知，密度的大小影響炸藥的威力，當炸藥密度小于水的密度時，干孔裝藥，會提高裝藥高度，充填過小，底部能量不足，易產(chǎn)生根底和飛石；水孔裝藥時，炸藥會懸浮，不能形成連續(xù)耦合裝藥，會嚴重影響爆破效果和安全。炸藥密度過大會造成裝藥高度降低，充填高度增加，易產(chǎn)生頂部大塊，如果底部炸藥密度超過極限密度會造成炸藥失效，底部巖石得不到充分破碎而產(chǎn)生根底。根據(jù)現(xiàn)場使用的條件，已知孔徑250 mm，孔深17 m，每孔藥量700 kg，巖石容重2.7g/cm3，根據(jù)理論計算可以得到地表炸藥密度與孔底密度的關系，見表5。

依據(jù)計算結果及現(xiàn)場使用的環(huán)境，認為地表炸藥密度控制在1.05～1.15 g/cm3可以較好滿足爆破作業(yè)的需要。

表5 地表炸藥密度與孔底密度的對應關系

5 改進后的效果

在實踐中，通過對乳化炸藥半成品生產(chǎn)工藝、現(xiàn)場混裝車等影響炸藥質(zhì)量的因素進行了分析，通過針對性的改進，取得了較好的效果，炸藥單耗2011年為0.2182 kg/t，改進后2013年炸藥單耗0.2083 kg/t,極大的降低了生產(chǎn)成本，同時也為今后改善炸藥制作工藝提供了新經(jīng)驗。

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