現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用

崔雪峰，王肇中

(1.鞍鋼礦業(yè)爆破有限公司,遼寧 鞍山 114000;2.礦冶科技集團(tuán)有限公司,北京100160)

遼寧地區(qū)有豐富的煤、鐵、石油、石灰石等礦產(chǎn)資源。東南地區(qū)是重要的礦產(chǎn)資源帶，分布著鞍鋼集團(tuán)的齊大山礦、鞍千礦、大孤山礦、東鞍山礦、眼前山礦、大連石灰石礦和遼陽(yáng)的弓長(zhǎng)嶺礦，以及本溪鋼鐵集團(tuán)的南芬露天礦、歪頭山鐵礦和北臺(tái)鐵礦等，這些礦區(qū)儲(chǔ)量大、分布廣，每年消耗炸藥13萬(wàn)t左右，過(guò)去所需要的炸藥通常由多個(gè)炸藥廠生產(chǎn)、供應(yīng)，不僅綜合成本高，而且不利于安全管理。2010年鞍鋼礦業(yè)爆破有限公司撤銷了齊大山、弓長(zhǎng)嶺、大連地面站的乳化基質(zhì)制備系統(tǒng)，僅保留大孤山地面站生產(chǎn)點(diǎn)，乳化基質(zhì)滿足鞍山地區(qū)乳化銨油炸藥需求的同時(shí)，采用遠(yuǎn)程配送方式向遼陽(yáng)和大連地區(qū)兩個(gè)地面站提供乳化基質(zhì)，利用現(xiàn)場(chǎng)混裝技術(shù)制備乳化銨油炸藥，在鞍山、本溪、遼陽(yáng)、大連等15個(gè)礦區(qū)使用。多年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥在遼寧地區(qū)應(yīng)用，不僅解決了乳化基質(zhì)“一點(diǎn)生產(chǎn)、遠(yuǎn)程配送、多點(diǎn)使用”的技術(shù)難題，而且安全、可靠，又降低成本，提高了施工效率，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1 工程應(yīng)用

鞍山鋼鐵位于遼寧鞍山市，是新中國(guó)最早建成的鋼鐵生產(chǎn)基地，擁有的大型礦山主要散布在鞍山、遼陽(yáng)、本溪和大連等地，曾有多個(gè)炸藥生產(chǎn)服務(wù)點(diǎn)，分屬不同的民爆生產(chǎn)企業(yè)，資源配置不合理、生產(chǎn)效率低、安全保障能力差、生產(chǎn)成本也高，給企業(yè)生產(chǎn)、安全和管理等帶來(lái)不便。因此，減少危險(xiǎn)源、降低環(huán)保投資、提高炸藥生產(chǎn)本質(zhì)安全性是十分必要的。

2010年，鞍鋼礦業(yè)爆破有限公司利用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)，采用遠(yuǎn)程配送方式，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥在遼寧地區(qū)各大礦山的創(chuàng)新應(yīng)用。即乳化銨油炸藥所需的半成品乳化基質(zhì)由鞍山的大孤山地面站制備，采用遠(yuǎn)程配送方式滿足遼陽(yáng)弓長(zhǎng)嶺和大連兩個(gè)地面站的用料要求，實(shí)現(xiàn)了乳化基質(zhì)一點(diǎn)生產(chǎn)、遠(yuǎn)程配送、多點(diǎn)使用的生產(chǎn)方式(見(jiàn)圖1)。弓長(zhǎng)嶺地面站設(shè)兩個(gè)各50 t的乳化基質(zhì)儲(chǔ)存罐，大孤山地面站制備的乳化基質(zhì)通過(guò)乳化基質(zhì)運(yùn)輸車配送到弓長(zhǎng)嶺乳化基質(zhì)上料工房的儲(chǔ)罐中備用。生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，將多孔粒狀硝酸銨、敏化劑等原料及半成品乳化基質(zhì)加入到多功能現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車的相應(yīng)料倉(cāng)內(nèi)，然后到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。大連地面站未設(shè)乳化基質(zhì)儲(chǔ)存罐，乳化基質(zhì)運(yùn)輸車直接將乳化基質(zhì)泵送至多功能現(xiàn)場(chǎng)混裝炸藥車的料倉(cāng)內(nèi)，然后到現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。

圖1 混裝乳化銨油炸藥技術(shù)工程應(yīng)用Fig.1 Application of mixed heavy ANFO technology

2 關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)由乳化基質(zhì)制備站[1]、乳化基質(zhì)儲(chǔ)存罐、乳化基質(zhì)運(yùn)輸車[2]和多功能混裝車[3]構(gòu)成，乳化基質(zhì)制備站完成乳化基質(zhì)的制備，建設(shè)在大孤山地區(qū);乳化基質(zhì)儲(chǔ)存罐用于乳化基質(zhì)的儲(chǔ)存，分布在各個(gè)地面站;運(yùn)輸車將乳化基質(zhì)從大孤山地面站配送到大連和遼陽(yáng)地面站;多功能裝藥車根據(jù)需要安排在各個(gè)地面站,主要完成乳化銨油炸藥的制備和裝填。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了采掘爆破的機(jī)械化、高效率作業(yè)，最大限度地提高炸藥制備、運(yùn)輸和使用的安全性。

1)生產(chǎn)流程?，F(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)工藝流程如圖2所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)工藝流程Fig.2 Flow chart of on-site mixed loading heavy ANFO technology

2)工藝配方及性能?，F(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)要求地面站生產(chǎn)的乳化基質(zhì)無(wú)雷管感度、流動(dòng)性好、抗顛簸性強(qiáng), 通過(guò)優(yōu)選設(shè)備和配方優(yōu)化試驗(yàn),最終確定乳化基質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥配方如表1所示。

表1 工藝配方

優(yōu)化后的乳化基質(zhì)流動(dòng)性好，儲(chǔ)存期長(zhǎng)，制得的乳化銨油炸藥性能優(yōu)良，兼顧了乳化炸藥抗水性能[4]和銨油炸藥低成本[5]的雙重優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)，遠(yuǎn)程配送后的乳化基質(zhì)貯存期達(dá)1年以上，采用現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)制備的炸藥各項(xiàng)性能指標(biāo)：炸藥密度為1.15～1.18 g/cm3(敏化10 min)，爆速(孔內(nèi))為5 500～6 100 m/s,在水孔中預(yù)裝藥達(dá)一周以上，爆破效果沒(méi)有明顯改變。

3)遠(yuǎn)程配送。大孤山地面站距遼陽(yáng)弓長(zhǎng)嶺60 km，距大連達(dá)300 km以上，因此實(shí)現(xiàn)乳化基質(zhì)的遠(yuǎn)程配送，要求乳化基質(zhì)抗顛簸性好，長(zhǎng)距離運(yùn)輸不破乳，對(duì)設(shè)備和工藝配方提出更高要求，為此采用含有高分子乳化劑的一體化油相，并通過(guò)調(diào)整油、水比例，以及采用先進(jìn)的裝備解決了乳化基質(zhì)遠(yuǎn)程配送的技術(shù)難題。乳化基質(zhì)必須符合灌裝運(yùn)輸條件，不僅要求制備的乳化基質(zhì)無(wú)雷管感度，而且要通過(guò)國(guó)家質(zhì)檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行的8(d)試驗(yàn)，通過(guò)調(diào)整配方解決了這一技術(shù)難題。

3 安全管理與效益分析

現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)經(jīng)過(guò)8年的應(yīng)用，用戶反映乳化基質(zhì)穩(wěn)定，炸藥性能優(yōu)良，爆破效果好，提升了混裝炸藥本質(zhì)安全性。

1)安全管理。儲(chǔ)存過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注罐區(qū)的防火和乳化基質(zhì)輸送泵的安全運(yùn)行狀態(tài)，定期檢查乳化基質(zhì)輸送設(shè)備的磨損情況，嚴(yán)禁雜物混入乳化基質(zhì)內(nèi)，基質(zhì)儲(chǔ)存罐采取保溫措施，以保證乳化基質(zhì)的流動(dòng)性，提高輸送安全程度，此外，進(jìn)一步提升了自動(dòng)化控制水平，增加了超溫、超壓、斷流等連鎖保護(hù)裝置[6]。

乳化基質(zhì)遠(yuǎn)程配送中應(yīng)重點(diǎn)防范運(yùn)輸途中交通事故引發(fā)的燃燒爆炸事故。運(yùn)輸安全管理主要通過(guò)定期對(duì)車輛進(jìn)行檢查維護(hù)，以保證車輛處于安全可靠狀態(tài)；通過(guò)GPS、視頻監(jiān)控、限速等技術(shù)手段進(jìn)行全方位監(jiān)控，確保車輛在生產(chǎn)運(yùn)輸環(huán)節(jié)處于受控狀態(tài)；司乘人員對(duì)運(yùn)輸過(guò)程中的險(xiǎn)情應(yīng)具備較強(qiáng)的現(xiàn)場(chǎng)處置能力。公安部門監(jiān)管車輛及司乘人員證件手續(xù)是否完備，通過(guò)GPS監(jiān)督乳化基質(zhì)運(yùn)輸車行車路線和去向?；煅b車跨市作業(yè)時(shí)，日常運(yùn)輸、爆破作業(yè)需到作業(yè)地公安部門進(jìn)行統(tǒng)一車輛備案，加強(qiáng)流通作業(yè)環(huán)節(jié)的監(jiān)管。

2)效益分析?，F(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)在遼寧地區(qū)應(yīng)用，開(kāi)創(chuàng)了“一點(diǎn)生產(chǎn)、遠(yuǎn)程配送、多點(diǎn)使用”的民用炸藥生產(chǎn)模式。將多個(gè)點(diǎn)生產(chǎn)集中到一個(gè)點(diǎn)生產(chǎn)，減少了危險(xiǎn)源，并且可以將更多的人力、物力、安全管理集中到一點(diǎn)，有效地提升企業(yè)安全管理水平，大大降低發(fā)生事故的概率；同時(shí)，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保工作的加強(qiáng)，污水處理、鍋爐排放等問(wèn)題日益引起人們的重視，需要增加企業(yè)大量的投資，采用集中制備乳化基質(zhì)、遠(yuǎn)程配送模式符合未來(lái)環(huán)保管理要求。該模式對(duì)企業(yè)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也非常可觀，建設(shè)一條乳化基質(zhì)生產(chǎn)線概算約1 500萬(wàn)元，鞍鋼礦山系統(tǒng)原有6條乳化炸藥生產(chǎn)線，到2011年只留下大孤山一條，減少了5條生產(chǎn)線，節(jié)省資金投入約7 500萬(wàn)元以上。從事炸藥生產(chǎn)員工由290人減少到現(xiàn)在的150人，勞動(dòng)生產(chǎn)率大幅提高。

4 結(jié)語(yǔ)

“一點(diǎn)生產(chǎn)、遠(yuǎn)程配送、多點(diǎn)使用”的混裝乳化銨油炸藥技術(shù)模式在遼寧東南部的鞍山、本溪、大連和遼陽(yáng)等地區(qū)首次取得了實(shí)際應(yīng)用。實(shí)踐表明：采用含有高分子乳化劑的一體化油相，并通過(guò)調(diào)整油、水比例，以及采用先進(jìn)的生產(chǎn)裝備解決了乳化基質(zhì)遠(yuǎn)程配送技術(shù)難題；經(jīng)過(guò)遠(yuǎn)程配送、儲(chǔ)存后的乳化基質(zhì)生產(chǎn)的乳化銨油炸藥質(zhì)量穩(wěn)定可靠，性能優(yōu)良，完全滿足礦山爆破的需求；“一點(diǎn)生產(chǎn)、遠(yuǎn)程配送、多點(diǎn)使用”的創(chuàng)新模式減少危險(xiǎn)源、提高地面站生產(chǎn)機(jī)械化與自動(dòng)化程度、減少在線生產(chǎn)人員數(shù)量，提升了炸藥企業(yè)生產(chǎn)安全性和技術(shù)管理水平，符合民爆行業(yè)發(fā)展方向。在未來(lái)，隨著民爆行業(yè)進(jìn)一步兼并整合，現(xiàn)場(chǎng)混裝乳化銨油炸藥技術(shù)有望在國(guó)內(nèi)需求集中地區(qū)取得更多的應(yīng)用。