改性雙基推進(jìn)劑大生產(chǎn)工藝的幾點(diǎn)改進(jìn)建議

孫磊　劉所恩

摘 要：本文章針對(duì)高能高固含量的改性雙基推進(jìn)劑產(chǎn)品生產(chǎn)過程中存在的主要問題，著重從吸收藥團(tuán)制造和驅(qū)水壓延的工序提出了工藝改進(jìn)的建議和措施，并對(duì)這類推進(jìn)劑產(chǎn)品的發(fā)展和工藝改進(jìn)進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：改性雙基推進(jìn)劑；生產(chǎn)工藝；吸收藥；驅(qū)水壓延

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.055

1 引言

以第二代高能炸藥RDX、HMX改性的螺壓高能高固含量硝胺改性雙基推進(jìn)劑是國內(nèi)近二十多年來自主研制成功的第二代具有國際先進(jìn)水平的一類高性能改性雙基推進(jìn)劑，該類推進(jìn)劑具有能量高、密度大、特征信號(hào)低、燃燒性能優(yōu)良、化學(xué)安定性好、制造工藝成熟、易實(shí)現(xiàn)批量化、均勻性及一致性好、滿足自由裝填等優(yōu)點(diǎn)[1]。

由于工藝改造研究滯后，現(xiàn)有生產(chǎn)工藝不能完全適應(yīng)含大量高能硝胺炸藥的改性雙基推進(jìn)劑的生產(chǎn)，已發(fā)生多次惡性燃爆事故，產(chǎn)品質(zhì)量也獲多或少受到了影響。近幾年針對(duì)這類產(chǎn)品的大生產(chǎn)工藝進(jìn)行了一些技術(shù)改進(jìn)研究工作，研究成功了專門用于不含鋁粉的高能高固含量改性雙基推進(jìn)劑產(chǎn)品生產(chǎn)的新工藝，該工藝首次成功將大型機(jī)械混同裝置用于推進(jìn)劑吸收藥團(tuán)的混同，徹底解決了產(chǎn)品均勻度較差的質(zhì)量問題；首次將雙螺旋剪切壓延機(jī)應(yīng)用于吸收藥團(tuán)的二次驅(qū)水和預(yù)塑化造粒，并進(jìn)一步強(qiáng)化溝槽壓延工藝，徹底解決了裝藥塑化度差的質(zhì)量問題；通過改進(jìn)和優(yōu)化壓伸工藝條件，進(jìn)一步提高了裝藥的致密度；通過設(shè)計(jì)加工大量輔助工裝設(shè)備有效改善了裝藥的潔凈度。

2 關(guān)于進(jìn)一步改進(jìn)大生產(chǎn)工藝的建議

2.1 關(guān)于吸收藥制造工序

對(duì)于高固含量硝胺改性雙基推進(jìn)劑而言，吸收藥團(tuán)的制備是一個(gè)十分關(guān)鍵的過程，對(duì)產(chǎn)品最終質(zhì)量的影響至關(guān)重要。目前吸收藥制造工序存在的主要問題包括：① 不能進(jìn)行連續(xù)吸收，采用先制備三成分白料，再進(jìn)行單鍋二次吸收的工藝，藥團(tuán)組分有時(shí)不能一次性符合技術(shù)要求，嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度； ② 鍋次之間組分一致性、穩(wěn)定性較差，影響產(chǎn)品性能質(zhì)量；③ 吸收藥團(tuán)中金屬和非金屬雜質(zhì)較多，影響產(chǎn)品外觀和內(nèi)在質(zhì)量。針對(duì)目前存在的問題，建議對(duì)吸收工藝進(jìn)行如下改進(jìn)。

（1）各組分在加入吸收器時(shí)必須準(zhǔn)確計(jì)量。由于在吸收器中無法精確取樣分析成分，所以也無法在吸收器中反復(fù)調(diào)節(jié)各組分的含量，必須在加料時(shí)就一次性計(jì)量準(zhǔn)確，三成分白料的濃度必須準(zhǔn)確。

（2）想方設(shè)法從源頭上嚴(yán)格控制金屬和非金屬雜質(zhì)的帶入，嚴(yán)把硝化棉原材料的質(zhì)量關(guān)。除了吸收設(shè)備老化可能會(huì)產(chǎn)生金屬雜質(zhì)外，硝化棉原材料已經(jīng)成為其它金屬和非金屬雜質(zhì)的主要攜帶源。另外吸收藥團(tuán)在混同及周轉(zhuǎn)過程中一定要避免藥團(tuán)中混入雜質(zhì)。

（3）吸收藥團(tuán)的水分盡量控制在固定的范圍內(nèi)，這樣有利于二次驅(qū)水工藝的穩(wěn)定，從而有利于壓延過程的安全。

（4）大型濕混機(jī)的應(yīng)用雖然很好地解決了藥團(tuán)組分均勻分散的技術(shù)問題，但從長遠(yuǎn)的角度看，希望能對(duì)目前的間斷吸收工藝改造成連續(xù)吸收工藝，這樣才能大幅度提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，縮短生產(chǎn)周期。

2.2 關(guān)于驅(qū)水壓延造粒工序

最近幾年，高能高固含量改性雙基推進(jìn)劑的產(chǎn)品已發(fā)生多次嚴(yán)重的壓延安全事故，引起大家的高度重視。本文針對(duì)每次事故的現(xiàn)象，結(jié)合裝藥的性能和配方特點(diǎn)，結(jié)合目前壓延采取的工藝路線和工藝參數(shù)等，經(jīng)過綜合分析和認(rèn)真思考，提出幾點(diǎn)建議供參考。

（1）螺旋驅(qū)水工藝不適合高能高固含量改性雙基推進(jìn)劑吸收藥團(tuán)的二次驅(qū)水。由于重力的原因以及異質(zhì)推進(jìn)劑本身的特點(diǎn)，很容易在驅(qū)水時(shí)使藥團(tuán)的均勻度變差，不利于產(chǎn)品質(zhì)量的保證和后續(xù)壓延工序的安全操作，必須要改進(jìn)。可以改為雙螺旋剪切壓延機(jī)驅(qū)水造粒，也可以改為溝槽壓延機(jī)驅(qū)水造粒。針對(duì)含鋁改性雙基推進(jìn)劑物料采用剪切壓延機(jī)驅(qū)水時(shí)容易掉料的問題，可以通過改進(jìn)剪切壓延機(jī)的結(jié)構(gòu)來解決，比如可以加深螺槽的深度或降低剪切壓延機(jī)表面的光潔度等。

（2）針對(duì)目前二次壓延安全事故頻率高的現(xiàn)象，可以采取弱化一次壓延工藝、同時(shí)強(qiáng)化二次壓延工藝的措施，保證一次壓延完的藥粒含有相對(duì)較高的水分（2%左右），為二次壓延創(chuàng)造較為安全的條件。

（3）取消一次壓延藥粒的混同工序。用剪切壓延驅(qū)水工藝或溝槽壓延驅(qū)水工藝代替螺旋驅(qū)水工藝后，物料的均勻度基本可以得到保障，因此沒有必要再對(duì)一次壓延的藥粒繼續(xù)人工混同。大批物料進(jìn)行人工混同不僅增加操作工的勞動(dòng)強(qiáng)度，也無法組織藥團(tuán)的連續(xù)壓延，當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，二次壓延會(huì)很不安全。為了保證藥料具有較高的均勻度，可以對(duì)二次壓延藥粒進(jìn)行混同。研究采用大型機(jī)械混同裝置對(duì)二次壓延藥粒進(jìn)行混同是進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，改善員工操作環(huán)境條件最好的辦法。

（4）應(yīng)堅(jiān)決杜絕二次壓延時(shí)物料在輥?zhàn)由洗竺娣e翻皮的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象應(yīng)該是歷次壓延事故發(fā)生的罪魁禍?zhǔn)住８男噪p基推進(jìn)劑的熱安定性要優(yōu)于制式雙基推進(jìn)劑，物料在輥?zhàn)又醒胝５倪M(jìn)料、連續(xù)均勻地從輥?zhàn)觾啥藬D出，應(yīng)該是不會(huì)發(fā)生安全事故的。但是一旦發(fā)生中間翻皮現(xiàn)象，翻皮的部分物料就會(huì)在輥?zhàn)又虚g停留較長的時(shí)間，并受到連續(xù)的摩擦和加熱，物料的安全狀態(tài)必然要下降，這部分物料一旦有機(jī)會(huì)被輥?zhàn)訑D進(jìn)去，就會(huì)受到比正常情況下更大的擠壓力和摩擦力，極容易引發(fā)物料的劇烈熱分解甚至爆燃。另外，輥?zhàn)又虚g物料翻皮時(shí)，撥料器上撒下的藥粒不能從輥?zhàn)又醒肷陷仯€會(huì)影響壓延質(zhì)量。要杜絕二次壓延時(shí)物料在輥?zhàn)由洗竺娣e翻皮的現(xiàn)象，必須從兩方面采取措施，一方面要適當(dāng)增加輥?zhàn)颖砻骱臀锪系哪Σ亮?，另一方面要控制物料的加料速度，不能趕進(jìn)度。

3 展望

高能高固含量改性雙基推進(jìn)劑已成為行業(yè)的核心競爭力技術(shù)，得到大家的高度重視，隨著該類推進(jìn)劑綜合性能的不斷提高和需求牽引的不斷推進(jìn)，這類推進(jìn)劑產(chǎn)品的生產(chǎn)任務(wù)會(huì)逐年增加。高能高固含量改性雙基推進(jìn)劑產(chǎn)品目前存在的質(zhì)量問題以及在壓延過程中發(fā)生爆燃事故有多方面的原因，應(yīng)從人、機(jī)、料、法、環(huán)等方面綜合采取措施。經(jīng)過大家的共同努力，集思廣益，不斷提高認(rèn)識(shí)，高能高固含量改性雙基推進(jìn)劑的生產(chǎn)工藝會(huì)逐步優(yōu)化完善，安全生產(chǎn)會(huì)得到有效改善，產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)進(jìn)一步提高，批產(chǎn)能力也會(huì)進(jìn)一步提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國北方化學(xué)工業(yè)總公司[M].火炸藥理論與實(shí)踐，2001.