液混式膨化硝銨炸藥工藝設(shè)備的炸藥制備及監(jiān)控

劉勛文，鄧紅峰，劉曉虎，高潮，何文 (新疆天河化工有限公司，新疆 庫(kù)車(chē) 842000)

1 液混式膨化硝銨炸藥工藝設(shè)備的主要技術(shù)特點(diǎn)

（1）自動(dòng)化、連續(xù)化進(jìn)料、結(jié)晶、出料，單套結(jié)晶機(jī)產(chǎn)能可達(dá)3.0 t/h，同時(shí)充分保證了制藥工房定量小于1.5 t，裝藥包裝工房定量小于1 t，配合自動(dòng)化全線控制，懸掛輸送、自動(dòng)包裝和機(jī)器人裝車(chē)，生產(chǎn)線已達(dá)到民爆行業(yè)技術(shù)指導(dǎo)意見(jiàn)三期目標(biāo)的相關(guān)要求。

（2）自主創(chuàng)新研發(fā)設(shè)計(jì)制作的50～120 m3液態(tài)硝酸銨儲(chǔ)存罐具備自動(dòng)溫控、內(nèi)循環(huán)混合系統(tǒng)、液位監(jiān)控、溫度監(jiān)控聯(lián)鎖和消防雨淋安全聯(lián)鎖安全系統(tǒng)，在公司生產(chǎn)線已經(jīng)成功應(yīng)用10年，進(jìn)一步減少作業(yè)人員。

（3）氧化劑硝酸銨、可燃劑油相與膨化劑通過(guò)液液相混合，所得炸藥的爆炸性能及抗水性能明顯提高。

（4） 采用真空干燥結(jié)晶工藝，配合出料螺旋主動(dòng)式出料，采用上下料倉(cāng)串接，實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)料、小批量間斷出料，延長(zhǎng)了單位體積物料的干燥時(shí)間，確保了炸藥中的水分含量低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，出料過(guò)程順暢可靠，后續(xù)物料定量穩(wěn)定。

2 液混式膨化硝銨炸藥工藝設(shè)備的炸藥制備

2.1 配料

2.1.1 水相配料及其工藝參數(shù)

水相配料原料包括硝酸銨溶液、固態(tài)硝酸銨、擴(kuò)散劑。生產(chǎn)線采用外購(gòu)液態(tài)硝酸銨，直接儲(chǔ)存在液態(tài)硝酸銨儲(chǔ)存罐中，根據(jù)生產(chǎn)需要隨時(shí)放到水相罐中備用；固態(tài)硝酸銨備用，用于調(diào)整水相密度；水相暫存罐硝酸銨溶液密度符合要求后，加入擴(kuò)散劑，水相配制完畢；

硝酸銨溶液儲(chǔ)罐溶液溫度：115～130 ℃；濃度：92%～94%；

硝酸銨溶液暫存罐濃度：92%～94%；

硝酸銨溶液暫存罐溫度：120～130 ℃；密度：1.415～1.425 g/cm3；

2.1.2 油相配料及其工藝參數(shù)

油相配料包括一體化油相、專(zhuān)用脂和膨化劑。油相根據(jù)配方要求購(gòu)買(mǎi)原材料進(jìn)行自行配制或采購(gòu)一體化油相，溶解備用。

油相熔化罐溫度：85～105 ℃；密度：0.83～0.86 g/cm3；重量：≤900 kg

油相暫存罐溫度：75～95 ℃；重量：≤450 kg

2.2 制藥

2.2.1 水相、油相混合、泵送

混合器由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、罐體、攪拌裝置和保溫裝置四個(gè)部分組成，采用敞開(kāi)、立式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，水、油相按一定比例從混合器進(jìn)口連續(xù)進(jìn)入混合器后，通過(guò)攪拌漿的機(jī)械攪拌、剪切和混合作用，對(duì)水相、油相進(jìn)行均勻混合，制得一種乳濁液，經(jīng)出料口自流至螺桿泵接料漏斗，再通過(guò)螺桿泵送至結(jié)晶機(jī)結(jié)晶[1]。

2.2.2 結(jié)晶

膨化結(jié)晶機(jī)由罐體、結(jié)晶盤(pán)、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、出料螺旋系統(tǒng)、真空系統(tǒng)及下料倉(cāng)裝置六部分組成。采用立式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。水油相混合物料經(jīng)螺桿泵輸送至罐體，經(jīng)出料口產(chǎn)生細(xì)流均勻噴灑于膨化結(jié)晶機(jī)結(jié)晶盤(pán)上，在一定的真空條件下瞬間膨化結(jié)晶形成均勻、細(xì)小、松散的膨化硝銨炸藥制品[2]。瞬間膨化結(jié)晶的膨化炸藥制品隨結(jié)晶盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周充分排水結(jié)晶，再經(jīng)出料螺旋輸送并落入下料倉(cāng)，通過(guò)上下料倉(cāng)交替在自重的作用下完成出料，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)結(jié)晶及出料。

2.2.3 工藝參數(shù)

水相泵輸出壓力：≤0.6 MPa；油相泵輸出壓力：≤0.25 MPa；

混合器軸位移：≤500 μm；溫度：≤133 ℃；

螺 桿 泵 壓 力：≤0.4 MPa；溫 度：≤133℃；空 載：≤0.05 MPa；

膨化結(jié)晶機(jī)膨化溫度：≤95 ℃；冷凝器溫度：≤100 ℃；膨化結(jié)晶機(jī)正常結(jié)晶真空度不得低于-0.090 MPa，瞬間不得低于-0.088 MPa；各上料倉(cāng)進(jìn)料交替時(shí)間不得超過(guò)1 min；

木粉定量輸送螺旋木粉溫度：≤80 ℃；水分：≤2%；應(yīng)確保單罐進(jìn)料水相流量:≥1 022 kg/h，≤3 067 kg/h。

干燥輸送螺旋蒸汽壓力：0.15～0.40 MPa；

無(wú)木粉膨化半成品藥水分：0.10%～0.12%；

有木粉膨化半成品藥密度：0.45～0.65 g/cm3；水分：≤0.18%；密度：0.4～0.6 g/cm3；

懸掛輸送系統(tǒng)每斗接料：≤500 kg

2.2.4 裝藥包裝、成品裝車(chē)

經(jīng)過(guò)篩藥、降溫冷卻，進(jìn)入到自動(dòng)裝藥生產(chǎn)線，即送袋機(jī)、裝袋機(jī)、縫袋機(jī)；裝藥完成后，經(jīng)皮帶輸送機(jī)組到成品暫存庫(kù)，由機(jī)器人裝車(chē)。

裝藥溫度：≤55℃；

大包裝藥機(jī)壓力：0.45～0.6 MPa；

大包藥水分：≤0.22%；密度：0.5～0.7 g/cm3

3 炸藥制備的監(jiān)控

采用自動(dòng)控制及全線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)膨混生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制、在線修改功能，可根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)節(jié)產(chǎn)能，具有查詢、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、打印、操作授權(quán)等功能，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的流量、溫度、真空度、電機(jī)電流、泵送壓力等參數(shù)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)顯示、監(jiān)控，并設(shè)置了可靠的溫度、壓力、電機(jī)保護(hù)、消防等安全聯(lián)鎖設(shè)施。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制系統(tǒng)配合全線視頻監(jiān)控系統(tǒng)，確保了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)更加安全。

4 炸藥成品的爆破效果觀察

4.1 和乳化炸藥性能比較

液混式膨化硝銨炸藥工藝設(shè)備生產(chǎn)的炸藥其爆力強(qiáng)，爆速、猛度弱，密度小，相關(guān)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 液混式膨化硝銨炸藥和乳化炸藥性能比較

4.2 爆破實(shí)地觀察

（1）無(wú)水孔膨化硝銨占優(yōu)勢(shì)：?jiǎn)魏牡?、裝藥快、安全。

到使用本炸藥的A廠進(jìn)行實(shí)地走訪，該廠孔網(wǎng)參數(shù)：臺(tái)階高度L14 m，孔徑φ140 mm，孔深H16～16.5 m(含超深h2～2.5 m)，裝藥長(zhǎng)度Lb12～12.5 m，填塞長(zhǎng)度L14 m，炮孔孔排距a*b為6*5 m，三角形布孔，布三排孔；每孔裝4箱乳化炸藥和3袋膨化大藥，炸藥單耗經(jīng)計(jì)算為0.18 kg/t。

和現(xiàn)場(chǎng)爆破負(fù)責(zé)人交流得知他們喜歡用膨化硝銨炸藥，認(rèn)為其比乳化炸藥好裝藥，爆破效果亦不比乳化炸藥差，目前不全部用膨化炸藥主要原因有二：一是春夏季炮孔有水[3]；二是目前購(gòu)買(mǎi)炸藥審批流程至少得提前一天定好購(gòu)買(mǎi)炸藥規(guī)格和數(shù)量，如果全部購(gòu)買(mǎi)膨化炸藥后，第二天下雨，炮孔集水則不能使用膨化炸藥。張工表示如果能做到當(dāng)天購(gòu)買(mǎi)炸藥后早上就能送到爆破工地，無(wú)雨天他肯定選擇全部使用膨化硝銨炸藥。

(2)有水孔乳化炸藥占優(yōu)勢(shì)；堅(jiān)硬巖石膨化硝銨炸藥無(wú)優(yōu)勢(shì)，會(huì)出現(xiàn)沖孔和“壓死”現(xiàn)象

走訪位于江西的一家地下開(kāi)采鎢礦的公司，該公司原來(lái)使用乳化炸藥進(jìn)行洞采，第一次使用本產(chǎn)品膨化炸藥，有十幾個(gè)工作面，有地下采場(chǎng)和巷道掘進(jìn)采面，孔徑約40 mm，孔深約2 m，孔距約20 cm，梅花布孔，孔向斜上，反向起爆。該礦反映所有工作面使用膨化不夠力，爆破后殘留根底，如果以距孔底第2根藥為起爆藥，第1根藥范圍內(nèi)巖石炸不開(kāi)；如果以第3根藥為起爆藥，前2根藥范圍巖石炸不開(kāi)；我們親自下到地下約100 m一個(gè)工作面，礦區(qū)所說(shuō)情況屬實(shí)，我們也發(fā)現(xiàn)地下巖石很堅(jiān)硬，打炮眼鉆工也說(shuō)這是最硬巖石了，根據(jù)以上情況，我們認(rèn)為巖石太硬，導(dǎo)致孔底膨化炸藥爆炸時(shí)可能出現(xiàn)兩種情況：一是膨化炸藥燥速不高，在堅(jiān)硬巖石引起縫隙過(guò)少，爆炸能外泄導(dǎo)致巖石炸不開(kāi)；二是可能孔底膨化炸藥因孔底巖石過(guò)硬藥卷受壓導(dǎo)致“壓死”現(xiàn)象，炸藥性能未充分釋放（這種可能性相對(duì)?。?jīng)過(guò)討論，我們建議用戶將乳化小藥和膨化小藥搭配混用，孔底起爆藥用乳化小藥，其它用膨化小藥，膨化小藥優(yōu)勢(shì)在于密度小，作功能力強(qiáng)，一個(gè)炮孔可省約20%藥量（其它礦區(qū)經(jīng)驗(yàn)）。

4.3 結(jié)果總結(jié)

（1）膨化硝銨炸藥較乳化炸藥密度低，爆力強(qiáng)，裝同樣炮孔單耗更小，在爆破中低等硬度巖石爆破效果更好，如新豐石灰?guī)r石場(chǎng)；

（2）膨化硝銨炸藥較乳化炸藥好裝藥入孔，快速安全。實(shí)際爆破作業(yè)中炮工用繩索掛乳化炸藥入孔，炮孔深時(shí)容易出現(xiàn)藥卷卡孔或者脫落堵孔，處理堵塞炮孔耗時(shí)，特別有些定時(shí)爆破作業(yè)不得不延時(shí)爆破，耽誤工期；

（3）由韶化公司本系統(tǒng)生產(chǎn)的液混式膨化硝銨炸藥較其它硝銨類(lèi)粉狀炸藥爆速更高，抗水性更好，潮濕炮孔爆破有優(yōu)勢(shì)；

（4）爆破理論和試驗(yàn)表明：工業(yè)炸藥的威力取決于其沖量大小，而不在于其脈沖壓力大小，前者取決于炸藥爆破能量大小和作用時(shí)間長(zhǎng)短，后者取決于爆速，工業(yè)炸藥有用機(jī)械功的能量取決于炸藥的爆熱和比容，膨化硝銨炸藥比乳化炸藥做功能力更強(qiáng)，爆速適中。

（5）為提高炸藥使用效果，和用戶一起努力盡快縮短膨化硝銨炸藥到爆破工地時(shí)間，爭(zhēng)取用膨化硝銨炸藥裝填無(wú)水孔爆破；用戶有時(shí)反饋膨化硝銨炸藥大包藥出現(xiàn)結(jié)塊、硬化現(xiàn)象，需向用戶說(shuō)明這種現(xiàn)象的產(chǎn)生原因有二：

庫(kù)存一星期大包藥結(jié)塊、硬化：生產(chǎn)質(zhì)量控制出問(wèn)題，用戶可提出退貨。

熱天庫(kù)存一、二個(gè)月結(jié)塊、硬化：存在假結(jié)塊現(xiàn)象，由于膨化硝銨炸藥微粉塵多，庫(kù)房環(huán)境溫度高，大包藥受壓后微粉塵起到粘結(jié)作用，造成結(jié)塊現(xiàn)象，尤其堆垛底部大包藥結(jié)塊明顯，以致于認(rèn)為大包藥硬化。建議用戶采取兩種處理方式：膨化硝銨炸藥熱天少庫(kù)存；假結(jié)塊炸藥用力晃動(dòng)后結(jié)塊藥自然散開(kāi)，不影響裝藥和炸藥性能，切忌直接倒藥入孔導(dǎo)致堵孔。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上，液混式膨化硝銨炸藥較其它硝銨類(lèi)粉狀炸藥爆速更高，抗水性更好，對(duì)潮濕炮孔爆破有優(yōu)勢(shì)；推廣膨化硝銨炸藥到巖石硬度較高爆破作業(yè)場(chǎng)所，如鎢礦、花崗巖礦，需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)爆破情況作充分了解，建議用戶混搭乳化炸藥使用，可以在保證同樣爆破效果下，降低用戶成本，操作方便，值得推廣。