工業(yè)炸藥生產(chǎn)中的混合理論及其技術(shù)

孟祥良

摘? 要：工業(yè)炸藥是由氧化劑、可燃劑、敏化劑和功能添加劑組成的多組分混合炸藥。如果這些組分混合均勻，工業(yè)炸藥進(jìn)行爆轟反應(yīng)時(shí)，反應(yīng)速度快，反應(yīng)發(fā)生完全，有利于提高工業(yè)炸藥的爆炸性能和作用效果?；诖?，本文主要對(duì)工業(yè)炸藥生產(chǎn)中的混合理論及其技術(shù)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：工業(yè)炸藥生產(chǎn);混合理論;技術(shù)分析

1、前言

工業(yè)生產(chǎn)中固相混合、液相混合和固液混合最為常見。粉碎和混合作為兩個(gè)常見的操作在工業(yè)炸藥生產(chǎn)中直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量和性能，因而越來(lái)越不容忽視。對(duì)于混合的方法及設(shè)備的研究日趨活躍，目前在超細(xì)粉碎技術(shù)、細(xì)度測(cè)定、高精度混合等方面均有很大進(jìn)展，工業(yè)炸藥生產(chǎn)過程中應(yīng)當(dāng)應(yīng)用這些新技術(shù)。

2、混合的基本原理

工業(yè)生產(chǎn)中最常用的混合是固相混合、固液混合和液相混合。固相混合多指不同粉粒的混合。不同粉粒，或物性不同，或形狀、大小不同，或顏色不同，簡(jiǎn)單堆放在一起會(huì)呈現(xiàn)分區(qū)或分層隨機(jī)分布，克服物料分層趨勢(shì)，最終使任一空間位置上的每種物料的比例均等于該物料的配料比時(shí)，即達(dá)到混合均勻的目的。

液相混合是指液體物料的混合。液體物料可以是某物料的溶液、懸浮液、熔融液。事實(shí)上，化工生產(chǎn)中許多化學(xué)反應(yīng)過程均離不開液相混合操作。液相混合視其所用裝置的不同，其工作原理也不同。例如用攪拌器進(jìn)行液相混合，是利用攪拌器的推動(dòng)和剪切作用，加上器壁效應(yīng)，使液體產(chǎn)生大的流動(dòng)和小的旋渦及湍動(dòng)，促使液體混合均勻。靜態(tài)混合器是利用混合通道內(nèi)多個(gè)交叉片，按幾何形狀將流體剪切而使其裂開再合并，這樣反復(fù)多次直至混合均勻?；旌喜僮鞯哪康氖且玫骄鶆虻幕旌象w。混合產(chǎn)物的均勻度如何，是否達(dá)到要求，混合效率的高低如何？這些均需通過混合程度的檢測(cè)才能了解。對(duì)于固相混合，在不同空間位置取得的樣品，其粉粒組成越接近則說(shuō)明混合越接近均勻。

除了混合度外，還要有一個(gè)說(shuō)明取樣量大小的數(shù)值才能表達(dá)清楚某一混合操作的效果。因?yàn)榛旌隙扔?jì)算中，取樣量越小精度越高;同一混合度的混合操作，取樣量小的比取樣量大的更均勻。所以，用設(shè)備均勻度這一參數(shù)表示取樣量的大小。

3、混合的方法與裝置

3.1固相混合

固相混合是指粉粒體的混合。用于固相混合的設(shè)備有很多，大致可分為容器旋轉(zhuǎn)型、容器固定型、氣流混合型和其他特殊類型混合器等種類。

3.1.1容器旋轉(zhuǎn)型混合機(jī)

容器旋轉(zhuǎn)型混合機(jī)的容器有大有小，有各種形狀，如雙圓錐筒、單圓錐筒、六角形筒、荸薺形筒、V型雙筒和最常見的圓柱形筒。圓柱形筒還有臥式和立式之分。圓筒內(nèi)有裝抄板的，有裝螺旋葉片的，也有不裝而為空筒的。隨著容器的旋轉(zhuǎn)，機(jī)內(nèi)的物料同時(shí)運(yùn)動(dòng)，達(dá)到混合的目的。容器可裝設(shè)夾套，以便進(jìn)行冷卻或加熱。對(duì)于粘附性大、易凝結(jié)的物料，還可同時(shí)裝入鋼珠（與球磨機(jī)相似）或裝設(shè)擋板等以強(qiáng)化攪動(dòng)。一般裝填系數(shù)為30%～50%，均為間歇操作?；旌蠙C(jī)的容器轉(zhuǎn)速應(yīng)適當(dāng)。轉(zhuǎn)速過小，物料僅靠摩擦力被提升而使水平面傾斜，則無(wú)法翻動(dòng);轉(zhuǎn)速過大，產(chǎn)生的離心力超過重力時(shí)，物料將隨著筒壁旋轉(zhuǎn)，則無(wú)法進(jìn)行混合，因而要使轉(zhuǎn)速掌握在離心力足夠大但又不超過重力的范圍內(nèi)。

容器旋轉(zhuǎn)型混合機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于清掃，適于多品種小批量生產(chǎn)，對(duì)于物性差異不大而流動(dòng)性較好的物料混合效果好。缺點(diǎn)是當(dāng)混合機(jī)容量大時(shí)要求設(shè)備的基礎(chǔ)牢固，啟動(dòng)功率大，定位停車較困難，進(jìn)出料粉塵較大。

3.1.2容器固定型混合機(jī)

容器固定型混合機(jī)的容器是固定不轉(zhuǎn)動(dòng)的，但里面裝有螺旋攪拌器，用以翻轉(zhuǎn)攪拌物料來(lái)實(shí)現(xiàn)混合。這種混合機(jī)常見的型式有如下幾種：

（1）立式螺旋混合機(jī)：筒體為錐底圓柱形，中心裝螺旋攪拌器。

（2）單錐行星螺旋混合機(jī)：筒體為圓錐體，一條或?qū)ΨQ的兩條螺旋攪拌器平行于錐壁而斜插入底部，螺旋攪拌器一邊自轉(zhuǎn)，一邊繞錐體中心線公轉(zhuǎn)。

（3）雙錐螺旋混合機(jī)：容器為呈W形的兩個(gè)圓錐體，向同一側(cè)傾斜的兩條攪拌器在兩個(gè)錐體中同時(shí)自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。

（4）臥式單軸螺旋混合機(jī)：水平放置的圓筒，其中心軸上的攪拌槳葉不停地轉(zhuǎn)動(dòng)以翻攪物料。

（5）臥式復(fù)軸式螺旋混合機(jī)：平臥的圓筒體內(nèi)兩條平行的攪拌軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，每條軸上的槳葉交錯(cuò)安置。

上述各種型式的混合機(jī)中，錐形混合機(jī)是一種新發(fā)展的高效混合機(jī)，適用于絕大多數(shù)的粉狀物料。它采用的螺旋一般是提升式的，物料在攪拌螺旋的自轉(zhuǎn)作用下向上翻滾，同時(shí)又在公轉(zhuǎn)的作用下作圓周運(yùn)動(dòng)，能在短時(shí)間內(nèi)使物料得到充分混合。在使用錐形混合器之前，首先應(yīng)作一些簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，找出混合某一物料的最佳轉(zhuǎn)速，使混合所用的時(shí)間最短。其次，應(yīng)注意錐底出料口是否會(huì)發(fā)生所謂“搭橋”現(xiàn)象而使排料困難。

3.1.3氣流混合器

氣流混合器是利用氣流的力量帶動(dòng)粉粒運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)混合的?；旌掀饔谜婵毡贸槲?，使容器內(nèi)外有足夠的壓差，空氣便被高速吸進(jìn)混合器，物料受這股氣流的作用而上下翻騰。氣流混合器有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種類型。這種混合器無(wú)粉塵外流，但物料粒度和密度差別較大時(shí)無(wú)法均勻混合，且動(dòng)力消耗和物料磨損均較嚴(yán)重，故應(yīng)用范圍受到限制。除上述三類固相混合器外，還有少數(shù)特殊類型的混合器，如振動(dòng)式混合器、轉(zhuǎn)盤型混合器等，它們各具特點(diǎn)，時(shí)有應(yīng)用。

3.2液相混合

液相混合的物料可以是溶液、懸浮液、乳液或熔融態(tài)液體。常用的混合器為攪拌混合器和靜態(tài)混合器。

3.2.1攪拌混合器

攪拌混合是化工生產(chǎn)中最常見的一種操作，釜式反應(yīng)器的攪拌混合即為一例。攪拌混合器所用的攪拌器有多種形式，如槳式、推進(jìn)式、渦輪式、框式等。

3.2.2靜態(tài)混合器

靜態(tài)混合主要通過液流在交叉通道的多次分流來(lái)實(shí)現(xiàn)。通道外殼往往是各種大小的圓管，里面的混合單元有多種結(jié)構(gòu)，如波紋板組合和金屬板扭成的螺旋形等。靜態(tài)混合器具有能耗低、傳動(dòng)部件少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。好的靜態(tài)混合器可在很短的管道內(nèi)完成混合，流量和粘度改變均不影響效果，拆裝清洗方便。靜態(tài)混合器不僅可混合液體，也可混合氣體、氣液兩相物料等。它正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

4、結(jié)語(yǔ)

與我國(guó)目前工業(yè)炸藥生產(chǎn)中的粉碎和混合相關(guān)的基礎(chǔ)理論、技術(shù)及設(shè)備裝置的研究不夠，粉碎和混合的設(shè)備裝置比較陳舊、單一，特別是粉狀工業(yè)炸藥的原料粉碎僅使用凸輪粉碎機(jī)或錘式粉碎機(jī)，而混合設(shè)備僅使用輪碾機(jī)、螺旋混合機(jī)和單、雙螺旋等。因此，應(yīng)在進(jìn)行工業(yè)炸藥的工藝與配方研究的同時(shí)，注重用于粉狀工業(yè)炸藥生產(chǎn)的粉碎和混合設(shè)備裝置的應(yīng)用開發(fā)，促進(jìn)工業(yè)炸藥生產(chǎn)技術(shù)整體水平和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。

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