靜態(tài)乳化應(yīng)用于現(xiàn)場混裝技術(shù)的研究

【摘要】靜態(tài)乳化器應(yīng)用于現(xiàn)場混裝技術(shù)領(lǐng)域，替代了動態(tài)乳化器，在國內(nèi)外屬于首次應(yīng)用，其具有本質(zhì)安全性，本文通過試驗(yàn)，解決了現(xiàn)場混裝技術(shù)對乳膠基質(zhì)粘度和儲存期的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

【關(guān)鍵詞】靜態(tài)乳化 ?乳膠基質(zhì) ?儲存期 ?現(xiàn)場混裝技術(shù)

一、引言

工業(yè)和信息化部關(guān)于《民爆爆炸物品行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的指導(dǎo)意見》中明確鼓勵工業(yè)炸藥生產(chǎn)方式由固定地面生產(chǎn)線向現(xiàn)場混裝作業(yè)方式發(fā)展，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃發(fā)展，現(xiàn)場混裝炸藥已成為當(dāng)前工業(yè)炸藥發(fā)展的主流方向，應(yīng)用現(xiàn)場混裝炸藥可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、銷售、爆破一體化作業(yè)模式。但國內(nèi)外現(xiàn)場混裝主流乳化技術(shù)均為動態(tài)乳化器乳化，安全隱患明顯，為提高現(xiàn)場混裝設(shè)備的安全性，石家莊成功機(jī)電有限公司將已經(jīng)成功應(yīng)用于固定生產(chǎn)線的CJFQ型靜態(tài)乳化器（如右圖），再次尋求突破，應(yīng)用于現(xiàn)場混裝技術(shù)，立足于實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全，其采用射流、湍流和富油乳化原理，油相從初乳段的軸向進(jìn)入，水相從徑向、分次進(jìn)入五級內(nèi)芯腔，二者形成初乳混合物，再經(jīng)精乳段形成乳膠基質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)乳化。

CJFQ型靜態(tài)乳化器與現(xiàn)場混裝技術(shù)的結(jié)合，促使現(xiàn)場混裝技術(shù)安全性有了質(zhì)的飛躍，但其不同于固定生產(chǎn)線，現(xiàn)場混裝炸藥要求在保證質(zhì)量的情況下，乳膠基質(zhì)粘度適中，既要減小長膠管泵送壓力，又要提高化學(xué)敏化“固泡能力”。

二、生產(chǎn)工藝

（一）配方設(shè)計

工藝配方設(shè)計理論基礎(chǔ)：炸藥通常是由氧化劑（或助燃元素）和可燃劑（或可燃元素）組成的，炸藥的爆炸過程實(shí)質(zhì)上是氧化劑和可燃劑的氧化還原反應(yīng)，實(shí)踐表明，只有當(dāng)可燃劑被完全氧化時，釋放的能量才最大，生產(chǎn)的有毒氣體也最少，氧平衡正是衡量炸藥或物質(zhì)所含的氧化劑用以完全氧化炸藥或物質(zhì)本身所含的可燃劑后多余還是不足的熱化學(xué)參數(shù)，配方設(shè)計為零氧平衡或接近于零氧平衡。

水相材料的選擇：水相即形成乳膠體系的分散相，它是制備乳化炸藥的基礎(chǔ)，基本上是硝酸銨等氧化劑加熱溶于水形成的，在炸藥中提供“正”氧，是乳化炸藥進(jìn)行氧化反應(yīng)、釋放能量的源泉。水含量對乳化炸藥的穩(wěn)定性、密度、爆炸性能都有顯著的影響。現(xiàn)場混裝炸藥一般含水量為15%-17%。

油相材料的選擇：乳化劑是乳化炸藥的關(guān)鍵組分，影響爆炸性能的好壞和儲存期長短，現(xiàn)場混裝炸藥一般選用Span-80和高分子乳化劑，Span-80分子鏈短，用它生產(chǎn)的乳化炸藥儲存短，但價格便宜，高分子乳化劑分子鏈長，它生產(chǎn)的乳化炸藥儲存期長，但價格較高，因此在滿足爆破要求的情況下，一般采用復(fù)合乳化劑，結(jié)合CJFQ型靜態(tài)乳化器的特點(diǎn)，石家莊成功機(jī)電有限公司經(jīng)過一系列的技術(shù)攻關(guān)，成功研制與CJFQ型靜態(tài)乳化器匹配的Ⅱ代高分子乳化劑。選擇其他液態(tài)油材料時應(yīng)遵循“熱值高，來源廣泛，價格較低，閃點(diǎn)、燃點(diǎn)較高，使用安全”的原則，柴油符合上述特點(diǎn)，但成乳后，乳膠基質(zhì)表面易揮發(fā)，導(dǎo)致表面一層結(jié)殼，對生產(chǎn)過程或儲存期不利，石家莊成功機(jī)電有限公司研制成功的液態(tài)油滿足上述原則，經(jīng)大量現(xiàn)場試驗(yàn)表明：表面無結(jié)殼，同復(fù)合乳化劑結(jié)合使用，儲存期長，性能好。

根據(jù)上述理論，油相配方如表1，乳膠基質(zhì)配方如表2：

（二）試驗(yàn)過程

配制水相：按配方比例要求，設(shè)定加水量，系統(tǒng)自動完成加水工作后，開啟水相蒸汽閥，水溫度達(dá)到60℃時，開啟水相投料，投料完畢后，水相溫度控制在83℃-86℃，檢測水相析晶點(diǎn)在66℃-68℃范圍時，待用;

配制油相：按配方比例要求，分別加入乳化劑和液態(tài)油，油相溫度控制在45℃-55℃范圍時，待用。

水、油相配制完畢后，預(yù)熱管道，達(dá)到工藝要求后，通知各崗位操作人員，產(chǎn)能設(shè)定為10t/h，實(shí)現(xiàn)一鍵開機(jī)生產(chǎn)，設(shè)定不同的精乳流速和不同的油相配方生產(chǎn)乳膠基質(zhì)，通過現(xiàn)場乳化炸藥混裝車進(jìn)行靜態(tài)敏化，分別做出樣品1-樣品9進(jìn)行對比分析，詳見下表3-表6。

（三）樣品自然儲存情況?

（四）樣品性能測試情況

分析表6中樣品自然儲存情況，樣品1、樣品2、樣品4和樣品7四個樣品自然儲存較差，樣品8和樣品9兩個樣品粘度最大，樣品3、樣品5、樣品6三個樣品自然儲存和粘度均達(dá)到預(yù)期要求。

對上述三個較好的樣品進(jìn)行乳膠基質(zhì)重復(fù)試驗(yàn)，并分別載入現(xiàn)場乳化炸藥混裝車膠體儲罐，進(jìn)行敏化取樣，留取樣品10-樣品12，依據(jù)GB18095-2000中無雷管感度乳化炸藥相關(guān)要求進(jìn)行性能測試。

三、結(jié)論

（1）在精乳級流速不變的情況下，乳膠基質(zhì)的粘度、水相壓力和油相壓力隨Ⅱ代高分子乳化劑的減少而增加，說明Ⅱ代高分子乳化劑含量是影響乳膠基質(zhì)粘度的主要因素之一。

（2）在油相配方不變的情況下，乳膠基質(zhì)的粘度、水相壓力和油相壓力隨精乳級流速增加而增加，說明精乳級流速也是影響乳膠基質(zhì)粘度的主要因素之一。

（3）通過上述數(shù)據(jù)分析，CJFQ型靜態(tài)乳化器與現(xiàn)場混裝技術(shù)相結(jié)合在產(chǎn)品質(zhì)量、安全性等方面符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場混裝技術(shù)的要求，可以完全替代動態(tài)乳化器。

參考文獻(xiàn)：

[1]馮有景.現(xiàn)場混裝炸藥車[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2014.246-252.

[2]黃文堯，顏事龍.炸藥化學(xué)與制造[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.190-194.

[3]汪旭光.乳化炸藥[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2008.181-182.

作者簡介：盧燦（1981-），男，工程師，主要從事工業(yè)炸藥工藝研究。