膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術研究

劉洋

摘要：相較于傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術而言，連續(xù)混藥技術在膨化硝銨炸藥生產(chǎn)中的應用能夠大大提升生產(chǎn)效率，且生產(chǎn)工藝有著簡便性的特點，極大地降低了勞動強度。文章從膨化硝銨炸藥生產(chǎn)概述入手，探討了錐形預混器和雙螺旋混合器的組成結(jié)構(gòu)和技術原理，旨在為膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術應用實踐提供參考。

關鍵詞：膨化硝銨炸藥；炸藥生產(chǎn)；連續(xù)混藥技術；錐形預混器；雙螺旋混合器 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD560 文章編號：1009-2374（2016）21-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.008

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對膨化硝銨炸藥的使用是十分頻繁的，膨化硝銨炸藥有著經(jīng)濟性良好、性能高、環(huán)保性良好的特點。膨化硝銨炸藥是一種粉末狀的混合物，在生產(chǎn)的過程中需要對膨化硝銨進行氧化，同時要通過木粉以及復合燃料油進行還原。連續(xù)混藥技術對于膨化硝銨炸藥的連續(xù)生產(chǎn)有著重要的意義，基于以上內(nèi)容，本文簡要探討了膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術。

1 膨化硝銨炸藥生產(chǎn)概述

膨化硝銨炸藥是一種成本較低、環(huán)保性良好的粉狀炸藥，屬于工業(yè)炸藥的一種，膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)以硝酸銨自敏化理論為基礎，其制造生產(chǎn)原理如下：采用復合表面活性劑以控制析晶工藝為基礎，制造出自敏化的膨化硝酸銨，將制造的膨化硝酸銨與液體燃料和固體燃料混合，就制成了膨化硝銨炸藥，其中液體燃料有著高熱值的特點，固體燃料有多孔纖維性特點。

膨化硝銨炸藥生產(chǎn)有效節(jié)約了原料成本，且在生產(chǎn)的過程中能耗較低，同時避免了TNT所帶來的環(huán)境污染問題，提升了炸藥生產(chǎn)的安全性。膨化硝銨炸藥在生產(chǎn)的過程中解決了硝酸銨吸濕和結(jié)塊的問題，生產(chǎn)流程相對簡單，生產(chǎn)效率較高，給自動化、連續(xù)性生產(chǎn)帶來了可能性。

連續(xù)混藥技術在膨化硝銨炸藥生產(chǎn)中的應用能夠大大提升生產(chǎn)效率，且生產(chǎn)工藝有著簡便性的特點，極大地降低了勞動強度。膨化硝銨炸藥連續(xù)混藥技術主要涉及到三個流程：（1）膨化硝銨的破碎步驟；（2）膨化硝酸銨與木粉和油相材料的定量預混和螺旋連續(xù)混制步驟；（3）晾藥的步驟，其中膨化硝酸銨與木粉和油相材料的預混和螺旋連續(xù)混制是核心。

2 錐形預混器技術

2.1 錐形預混器的組成分析

錐形預混器是膨化硝銨炸藥連續(xù)混藥技術中的重要工具，是膨化硝酸銨與木粉和油相材料定量預混過程中涉及到的關鍵器具。錐形預混器的構(gòu)成相對復雜，其主要構(gòu)件如下：（1）混合室：主要提供膨化硝酸銨與木粉和油相材料定量預混的場所，需要注意的是在混合室中還配置了密封裝置，以此來避免在預混過程中出現(xiàn)漏料的現(xiàn)象；（2）轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子的主要作用是將原料進行攪拌混合；（3）螺旋：螺旋的主要功能是對膨化硝銨的容量進行控制；（4）進料口、出料口：主要作用是木粉進料和木粉出料。在錐形預混器中，轉(zhuǎn)子和螺旋由一根軸統(tǒng)一進行控制，根據(jù)混藥的稀疏要求需要成對反向地設計多組槳葉，通過支撐桿將槳葉按照特定的角度固定在軸上。

2.2 錐形預混器的運作原理分析

在預混的過程中，槳葉會不斷地重復運動，以此來將三種主要物料充分混合，運作過程中槳葉與物料充分接觸，會產(chǎn)生摩擦，在摩擦力的作用下物料會進行圓周運動和軸向運動，而圓臺形具也能夠促進物料的縱向運動，具體來說，錐形預混器的運作原理主要有以下三個方面：

2.2.1 擴散物料混合技術。擴散物料混合指的是物料之間局部位置出現(xiàn)的變換和混合，相鄰物料顆粒在槳葉的作用下會改變位置，這就能夠?qū)崿F(xiàn)不同物料的局部混合，經(jīng)過長時間的物料混合，能夠保證物料混合的均勻性。在擴散物料混合的過程中，離心力會發(fā)揮重要作用，物料在離心力作用下會被拋出，還會被槳葉碰回，在這個過程中物料的擴散混合效果更為顯著。

2.2.2 循環(huán)圓周混合技術。在錐形預混器運作的過程中，物料會在中心軸攪拌轉(zhuǎn)子的作用下進行往返運動，中心軸轉(zhuǎn)動過程中，槳葉會接觸物料，對物料產(chǎn)生摩擦力，不斷帶動物料進行規(guī)律性的圓周運動。此外，物料在圓周運動中會受到離心力的作用，攪拌轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速越快，物料受到的離心力就越大，在離心力的作用下，物料被中心軸甩出去，混合室有著封閉特性，甩出去的物料會與混合室四周進行碰撞，之后彈回到中心軸附近，在中心軸離心力的作用下繼續(xù)進行圓周運動，往復循環(huán)，從而實現(xiàn)膨化硝銨炸藥制造物料的充分混合。

2.2.3 物料剪切混合技術。上文中提到，物料在中心軸轉(zhuǎn)動和槳葉的帶動下會作循環(huán)往復的圓周運動，在這個過程中，處于不同位置的物料其圓周運動速度有所不同，這就使得不同運動速度的物料會產(chǎn)生碰撞作用和摩擦作用，物料之間進行滑移和剪切，這就是物料的剪切混合技術原理。在錐形預混器運作的過程中，物料剪切混合會受到混合器轉(zhuǎn)速的影響，當中心軸轉(zhuǎn)動越快的時候，物料受到的離心力越強，圓周運動的速度越快，物料之間的碰撞力和摩擦力越大，因此剪切效果越好。

3 雙螺旋混合器技術

3.1 雙螺旋混合器的結(jié)構(gòu)分析

相較于錐形預混器來說，雙螺旋混合器的結(jié)構(gòu)相對簡單一些，其主要由機體部分、轉(zhuǎn)子部分和傳動部分組成，機體部分與轉(zhuǎn)子部分相連，轉(zhuǎn)子并排安裝在計提內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸和螺旋葉組成轉(zhuǎn)子，螺旋葉片的形式是復合型的，采用兩種葉面：一種是實體面型的葉面；一種是葉片面型的葉面。這種設計方式能夠有效提升膨化硝銨炸藥制造物料的混合效果。螺旋葉片上每隔一段距離就設置一個小口子，開口的后面就折成一個小葉片，其中口子的規(guī)格為4×4厘米，小葉片的規(guī)格也為4×4厘米，這種雙螺旋設計也能夠有效提升物料的混合效果。

3.2 雙螺旋混合器的運作原理

在雙螺旋混合器運作的過程中，螺旋葉片旋轉(zhuǎn)，在螺旋葉片的作用下，物料會不斷推移輸送，物料自身有著一定的重量，同時雙螺旋混合器的機殼對物料有著一定的摩擦力，因此在運作的過程中物料并不會隨著螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。上文中提到的小葉片隨著螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的過程中對物料也會產(chǎn)生推動作用，物料在雙向作用下會以軸線方向為中心向兩側(cè)進行擴散，相較于普通螺旋來說，這種雙螺旋設計雖然降低了對物料的輸送能力，但大大提升了對物料的混合能力，使得雙螺旋混合器的混合效果大大增強，其具體的運作原理如下：

3.2.1 對流混合技術。在雙螺旋混合器運作的過程中，不僅混合機內(nèi)的葉輪轉(zhuǎn)動，混合機外殼以及螺帶等內(nèi)部構(gòu)件也處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，這就使得物料中的粒子群會進行大幅度的位置移動，從而形成循環(huán)往復的流動，實現(xiàn)物料的混合效果，這主要體現(xiàn)在軸向的對硫混合。具體來說，在螺旋葉片的作用下，物料會向前推移，而在展開葉片以及落選葉片缺口的作用下，物料又會向后移動，這就形成了一種物料的對流，使得物料沿著軸向進行往復運動。但需要注意的是，只有一部分物料會在展開葉片和螺旋葉片缺口的作用下向后運動，因此總體上來看，向后運動的物料量要小于向前輸送的物料量，因此不會影響物料軸向的向前輸送，整體上還會形成一個向前的物料流。

3.2.2 剪切混合技術。相較于錐形預混器來說，雙螺旋混合器的剪切混合作用相對較小，剪切混合效果并不十分明顯。在雙螺旋混合器內(nèi)，螺旋葉片并不緊密的挨著機殼的內(nèi)壁和底面，會形成一定的間隙，這就會對物料凝聚團形成一個擠壓力，在壓縮的作用下形成剪切效果，從而使物料凝聚團破碎，實現(xiàn)混合。

3.2.3 擴散混合技術。在雙螺旋混合器中的葉片是螺旋面，可以看成有許多個扇形單元組成了葉片的螺旋面，且這些扇形單元的方向并不一致，因此物料在不同方向扇形單元的作用下會產(chǎn)生不同的運動方向，從垂直于軸的平面上來看，物料呈現(xiàn)出散射狀態(tài)，在不同方向上產(chǎn)生許多的物料流，這就實現(xiàn)了物料的擴散混合，物料在小葉片的作用下會沿著缺口的方向向前或者向后運動，這就對物流形成了擠壓力，物料在擠壓力作用下實現(xiàn)擴散，許多物料顆粒被拋起來，攪拌轉(zhuǎn)子的速度越大，半徑越大，這種擴散效果越明顯，物料顆粒的拋起高度越高，在拋起的過程中，物料顆粒不會再受到相鄰顆粒的擠壓，物料的運動更加自由，物料顆粒之間的位置出現(xiàn)了自由的變換，從而實現(xiàn)擴散混合。

在擴散混合的過程中，越靠近雙螺旋混合器中線，這種擴散混合效果越顯著。雙螺旋混合器中有兩個轉(zhuǎn)子，在運作過程中，兩個轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向相反，且在機體中的一個葉片上存在運動重疊，越靠近中心線的物料受到槳葉的作用越明顯，運動更加強烈，物料在螺旋頁面以及展開小葉片的作用下會離開葉片，在離開葉片的瞬間，物料受到慣性的作用會自由的散落，不同物料之間會形成隨機的碰撞和摩擦，從而形成一個流態(tài)化區(qū)域。在流態(tài)化區(qū)域中，物料的運動是自由的，物料顆粒不再受到其他顆粒的擠壓和束縛，且失去機械支撐，因此所有的物料顆粒都呈現(xiàn)自由運動的狀態(tài)，在運動的過程中能夠?qū)崿F(xiàn)與其他物料顆粒充分的擴散混合。在流態(tài)化區(qū)域中，摩擦力相對較小，且混合作用面相對平和，并沒有強烈的作用力會使物料進行高速運動，因此混合后的物料不會出現(xiàn)離析的情況。在流態(tài)化區(qū)域中，物料的這種擴散混合狀態(tài)相當于液體分子擴散，在擴散的過程中呈現(xiàn)出無規(guī)則的運動，在離開葉片的一瞬間，物料處于失重狀態(tài)，受到慣性作用，因此擴散混合也稱為瞬間失重混合。

4 結(jié)語

綜上所述，連續(xù)混藥技術在膨化硝銨炸藥生產(chǎn)中的應用能夠大大提升生產(chǎn)效率，且生產(chǎn)工藝有著簡便性的特點，極大地降低了勞動強度。膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術主要由錐形預混器和雙螺旋混合器來實現(xiàn)。本文簡要分析了錐形預混器和雙螺旋混合器的結(jié)構(gòu)組成，探討了二者的運行原理，旨在為膨化硝銨炸藥的連續(xù)混藥生產(chǎn)實踐提供參考。

參考文獻

[1] 龐建軍.膨化硝銨炸藥生產(chǎn)的連續(xù)混藥技術探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2013，（35）.

[2] 何伯應.連續(xù)膨化炸藥生產(chǎn)線安全性分析[D].安徽理工大學，2014.

[3] 陸明，張漢平，甘德淮，等.液混式膨化硝銨炸藥生產(chǎn)技術研究[J].爆破器材，2009，（6）.

[4] 羅海滔.膨化硝銨炸藥生產(chǎn)專用設備安全性研究[D].南京理工大學，2012.

[5] 蘇明陽.膨化硝銨炸藥連續(xù)混藥技術與設計[J].煤礦爆破，2006，（3）.

[6] 盧梅榮.談膨化硝銨炸藥的連續(xù)化生產(chǎn)技術要點[J].煤礦爆破，2006，（4）.

[7] 邱位東.膨化硝銨炸藥連續(xù)膨混技術的安全性研究[J].科技創(chuàng)新導報，2013，（17）.

（責任編輯：黃銀芳）