淺談高海拔地區(qū)膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)

和蛟

摘 要：針對(duì)當(dāng)前膨化硝銨炸藥尤其是在高原大陸氣候的青海，提出了膨化硝銨炸藥在生產(chǎn)和應(yīng)用中存在的一些問(wèn)題，并就如何在此區(qū)域生產(chǎn)出合格的炸藥得出了最佳的生產(chǎn)控制參數(shù)。

關(guān)鍵詞：高海拔地區(qū);膨化硝銨炸藥;最佳生產(chǎn)應(yīng)用控制參數(shù)

Abstract：In terms of current expanded ammonium nitrate explosive especially in Qinghai Province of plateau continental climate， this research studies the existed problems in the production and application of expanded ammonium nitrate explosive， and draws conclusion on the best production monitoring condition of producing qualified explosive in such region.

Keywords：plateau area;expanded ammonium nitrate explosive;best production monitoring condition

1 引言

膨化硝銨炸藥是一種工業(yè)粉狀炸藥，是以膨化硝銨為氧化劑、木（煤）粉和復(fù)合油相為還原劑，根據(jù)炸藥爆轟“熱點(diǎn)”理論和表面活性劑理論，通過(guò)表面活性劑在一定的真空下，使硝酸銨在析晶的過(guò)程引入“微氣泡”使其敏化，從而生產(chǎn)出性能優(yōu)良且使用安全的膨化硝銨炸藥[1]。青海省位于青藏高原東北部，海拔3000-5000m的地區(qū)占全省總面積的67%，省內(nèi)地勢(shì)西高東低，具有干燥、少雨、多風(fēng)、氧氣含量低、冬季寒冷天氣時(shí)間長(zhǎng)和大氣壓低的高原大陸性氣候特點(diǎn)。這種特殊的地理環(huán)境使得膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)和使用與其他內(nèi)陸地區(qū)相比有所不同，此文分析討論了高海拔地區(qū)膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)條件，并得出了適應(yīng)高海拔地區(qū)生產(chǎn)的最佳控制參數(shù)。

2 高原氣候?qū)ε蚧蹁@炸藥組分和工藝控制的影響

2.1 真空度

真空度是影響膨化硝銨質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在膨化過(guò)程中極限真空越大，膨化完的硝銨水份越小，抽真空時(shí)間越短，膨化效果越好，相應(yīng)生產(chǎn)出的炸藥性能就越佳。相比內(nèi)陸地區(qū)我公司生產(chǎn)的膨化硝銨炸藥在此方面有兩點(diǎn)不同。

①真空度的控制與循環(huán)水的溫度有重要的關(guān)系。水溫越高，水的飽和蒸汽壓就會(huì)上升，進(jìn)而導(dǎo)致體系的真空度下降，因此要借助冷卻塔等設(shè)施嚴(yán)格控制循環(huán)水的溫度。據(jù)相關(guān)資料記載，青海海西德令哈的年平均氣溫只有4℃左右，而內(nèi)陸地區(qū)年平均氣溫基本在20℃以上，在高原地區(qū)靠自然冷卻和小功率冷卻裝置即可達(dá)到工藝要求，所以在此環(huán)境下本司對(duì)循環(huán)水的冷卻要求相比內(nèi)陸有所下降，進(jìn)而在設(shè)備和能源消耗上有一定的優(yōu)越性;

②如果我們將環(huán)境看成一個(gè)體系，則這個(gè)體系的大氣壓力會(huì)隨著地區(qū)海拔的不同而不同。在青海大氣壓只有70千帕，而在內(nèi)陸地區(qū)可以接近或等于101千帕。我們所檢測(cè)到的真空度是當(dāng)被測(cè)壓力低于大氣壓力時(shí)，大氣壓力和絕對(duì)壓力的差值，在不同的地區(qū)體系內(nèi)絕對(duì)壓力是一定的，大氣壓力各地區(qū)有所不同，所以在我司生產(chǎn)線檢測(cè)到的真空度要低于內(nèi)陸生產(chǎn)線檢測(cè)到的真空度。

2.2 硝酸銨溶液的溶化溫度

溶化工序是將固體硝酸銨加入一定量的水中，使其完全溶化后溶液呈現(xiàn)飽和狀態(tài)的過(guò)程。硝酸銨的膨化是硝酸銨飽和溶液在表面活性劑作用下的真空結(jié)晶過(guò)程，晶體的析出與飽和溶液的濃度和溫度有關(guān)，結(jié)合這兩方面的影響因素，硝酸銨的溶化有一個(gè)最佳的濃度和溫度點(diǎn)。高原氣候?qū)舛葻o(wú)直接影響，而對(duì)溫度的影響較大，如果按內(nèi)陸地區(qū)的溫度在我司進(jìn)行溶化后膨化完的硝銨出現(xiàn)硬化。這是因?yàn)楦咴貐^(qū)氣壓低的原因所致，所以在我司要達(dá)到最佳點(diǎn)溫度必須下調(diào)10℃左右。

2.3 還原劑的選擇

青海是一個(gè)礦產(chǎn)資源豐富的大省，其中的煤炭資源主要分布在西部江倉(cāng)地區(qū)，而木材在我省來(lái)說(shuō)由于氣候原因較為缺乏。所以在我們生產(chǎn)線上考慮能否用煤粉取代木粉即生產(chǎn)Ⅱ型巖石膨化硝銨炸藥，因?yàn)槊悍巯啾饶痉墼谖宜舅幍牡貐^(qū)來(lái)源要廣、運(yùn)輸成本也較低，經(jīng)過(guò)以下幾方面的考慮我公司認(rèn)為在高原地區(qū)尤其是在礦產(chǎn)資源豐富的海西用煤粉取代木粉更為合理。

①在青海煤粉比木粉來(lái)源廣、成本低;

②密度高。煤粉的密度為0.7-0.8g/cm3，木粉的密度只有0.2-0.3g/cm3，有利于提高炸藥的裝藥密度，進(jìn)而增加膨化硝銨炸藥在爆速、殉爆等方面的性能;

③煤粉比木粉的燃燒熱值高，在爆炸反應(yīng)中能提高更多的熱量[2];

④煤粉的流散性高于木粉，有利于裝藥。

2.4 復(fù)合油相的配置

復(fù)合油相是一種可燃劑，可以均勻的附著在膨化硝銨離子表面從而形成一層憎水性油膜，從而提高炸藥的防潮、結(jié)塊能力。一般是由柴油和石蠟按一定比例配置而成，柴油中添加石蠟一是為了增加油相的粘度即附著力，石蠟的含量過(guò)高會(huì)影響炸藥的殉爆距離，含量過(guò)低會(huì)使復(fù)合油相的附著力降低;二是為了防止柴油的揮發(fā)，因?yàn)樵谥扑幒蛢?chǔ)存過(guò)程中炸藥中的柴油，都會(huì)有揮發(fā)，如果揮發(fā)較多將影響到炸藥的性能。

所以在保證柴油必要的附著力的前提下我司選擇降低復(fù)合油相中石蠟的比例。原因一是高原地區(qū)氣壓低柴油易揮發(fā)，低溫對(duì)柴油揮發(fā)的影響小于氣壓對(duì)柴油揮發(fā)性的影響，所以考慮氣壓的影響。而降低柴油揮發(fā)的另外一個(gè)途徑是加大石蠟比例，它的比例的增大會(huì)直接影響到殉爆距離所以不可取;原因二是柴油比石蠟價(jià)廉。

2.5 原材料及炸藥的吸濕性

水份對(duì)膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)質(zhì)量控制十分關(guān)鍵，這是因?yàn)樗莸拇嬖跁?huì)影響到膨化硝酸銨的硬度和顆粒的抗壓強(qiáng)度，根本上是對(duì)膨化硝酸銨的微孔能否維持產(chǎn)生影響，如果微孔遭到破壞，熱點(diǎn)減少感度降低就會(huì)造成拒爆[3]。所以如何控制和盡量減少原材料硝酸銨、煤粉、復(fù)合油相及膨化硝銨炸藥在生產(chǎn)和儲(chǔ)存過(guò)程中的水份和吸濕性，將是關(guān)鍵;而高原地區(qū)氣溫低、少雨、干燥和氣壓低導(dǎo)致水的沸點(diǎn)低易蒸發(fā)的氣候條件對(duì)膨化硝銨炸藥水份的控制是得天獨(dú)厚的自然條件。

2.6 儲(chǔ)存期

高原地區(qū)干燥的氣候條件使膨化硝銨炸藥不易吸潮和硬化結(jié)塊，因而高原干燥地區(qū)膨化硝銨炸藥的保存期相比內(nèi)陸沿海空氣潮濕地區(qū)有所延長(zhǎng)。

3 高原氣候?qū)C(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和維護(hù)的影響

由于高原具有少雨和干燥的氣候條件，所以空氣中的水份含量也較少，對(duì)設(shè)備的腐、銹蝕小，干燥工房的設(shè)備基本無(wú)腐、銹蝕。進(jìn)而使設(shè)備的使用壽命有所增加。

4 炸藥使用量大

隨著西部大開(kāi)發(fā)的不斷推進(jìn)，尤其是在礦產(chǎn)資源及其豐富的青海海西和與之相鄰的新疆等地炸藥的使用量很大，市場(chǎng)基本處于供不應(yīng)求的狀態(tài)，這就要求在西部地區(qū)還需大力發(fā)展炸藥生產(chǎn)，在這個(gè)地區(qū)膨化硝銨炸藥的大規(guī)模生產(chǎn)和發(fā)展具有很大的空間。

5 總結(jié)

在高原地區(qū)由于氣候原因膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)相比內(nèi)地在膨化真空度、溶化溫度、復(fù)合油相配置等方面有所不同;在膨化硝銨炸藥的保存和使用量上有一定的優(yōu)勢(shì)，所以考慮在礦產(chǎn)資源豐富的西北高原地區(qū)如何大力發(fā)展膨化硝銨炸藥生產(chǎn)將是非常有必要的。

參考資料：

[1]呂春緒，劉祖亮，惠君明等.巖石膨化硝銨炸藥的研究[J].爆破器材，1997，26（1）.

[2]陸明，呂春緒，劉祖亮.巖石膨化硝銨炸藥的生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制[J].火炸藥學(xué)報(bào)，1998（4）.

[3]張新民，許進(jìn).影響膨化硝銨炸藥性能的因素和控制措施[J].煤礦爆破，2005.