JWL-Ⅲ型乳化炸藥連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)線的分析及研究

田 靜

（山西焦煤集團(tuán)化工有限責(zé)任公司，山西 孝義 032300）

引言

在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的一種炸藥是乳化性炸藥，這種炸藥具有較高的安全性能，這種炸藥經(jīng)過實(shí)踐和創(chuàng)新，威力和安全上也在不斷的加強(qiáng)，JWL-Ⅲ型乳化炸藥在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)中起到了加強(qiáng)的作用，通過大規(guī)模的生產(chǎn)能夠更好的滿足我國(guó)企業(yè)的需求。JWL-Ⅲ型乳化炸藥連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)線具有很好的創(chuàng)新性、先進(jìn)性和可行性，達(dá)到國(guó)際化的先進(jìn)水平。本文主要是對(duì)JWL-Ⅲ型乳化炸藥的生產(chǎn)安全進(jìn)行了研究說明。

1 JWL-Ⅲ型乳化炸藥連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)線中危害分析

1.1 卸料生產(chǎn)設(shè)備分析

液態(tài)硝酸銨卸料是通過運(yùn)輸車上的運(yùn)料槽將液態(tài)硝酸銨裝入到儲(chǔ)存設(shè)備中，液態(tài)硝酸銨是通過從上到下的流動(dòng)方法，這種物料一般需要在110 ℃～120 ℃的溫度保存，并且需要在卸料管的夾層中利用蒸汽進(jìn)行保溫，所以人員在卸料的過程中發(fā)生燙傷事故的幾率較大。并且高密度的液態(tài)硝酸銨如果采用的加熱方法不合理，出現(xiàn)泄露事故，其中摻雜還原性物質(zhì)等都可能導(dǎo)致物料遇到明火發(fā)生嚴(yán)重的爆炸事故，其次管理、電路、罐體的設(shè)計(jì)不合理都有可能造成遇明火發(fā)生爆炸事故。

1.2 油相制備生產(chǎn)線分析

將油箱中的復(fù)合油進(jìn)行加熱融化之后對(duì)油相中的溶液進(jìn)行攪拌升溫作為備用。如果在存放油相時(shí)附近有熱源或者是存放的環(huán)境處于封閉狀態(tài)，當(dāng)溫度高于油相的存放溫度時(shí)容易出現(xiàn)燃燒爆炸事故。油相溶液溫控裝置系統(tǒng)出現(xiàn)失效問題也會(huì)導(dǎo)致加熱溫度過高造成燃燒事故。油相溶液中摻雜易燃燒的物質(zhì)會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱管受到雜質(zhì)的黏附影響而反復(fù)的受熱，形成嚴(yán)重的燃燒事故。不及時(shí)不徹底的清理溶液中的雜質(zhì)會(huì)給爆炸事故埋下嚴(yán)重的隱患。

1.3 水相制備生產(chǎn)線分析

水相制備就是將硝酸鈉、液態(tài)硝酸銨和氰化鉀化學(xué)物質(zhì)按照一定的比例放到水相中通過混合攪拌，之后升到一定的溫度作為備用。如果在備料升溫的過程中出現(xiàn)溫控系統(tǒng)失效，導(dǎo)致加熱速度過快溫度迅速增高，非常容易出現(xiàn)燃燒事故。水相是一種處于密封狀態(tài)的罐體，所以如果水相溫度出現(xiàn)過高的狀態(tài)非常容易形成由于罐體的燃燒產(chǎn)生的爆炸現(xiàn)象。水相溶液中摻雜的編織袋廢料或者紙屑等物質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致物料燃燒，而引發(fā)嚴(yán)重的爆炸事故。所以需要對(duì)溶液中的雜物進(jìn)行及時(shí)的清理，如果不及時(shí)的進(jìn)行清理很有可能為爆炸埋下隱患。

1.4 對(duì)基質(zhì)泵送和精乳生產(chǎn)線分析

經(jīng)過粗乳器攪拌形成乳膠基質(zhì)之后由螺旋泵和粗乳器輸送到塑料物料倉(cāng)，而這個(gè)過程就是基質(zhì)泵送生產(chǎn)線的運(yùn)行方式，之后由螺桿輸送到裝藥機(jī)。螺桿泵輸送的乳膠基質(zhì)通過靜態(tài)混合進(jìn)行混合形成精乳，精乳的顆粒更為細(xì)小并且粘度和透明度更高更好。螺桿泵是JWL-Ⅲ型乳化炸藥連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)線中最危險(xiǎn)的一種設(shè)備。如果螺桿泵較長(zhǎng)時(shí)間處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，會(huì)造成泵內(nèi)存留的乳膠基質(zhì)反復(fù)的摩擦[1]，而這一過程導(dǎo)致塑料基質(zhì)的熱量不斷的增高，在散熱不及時(shí)的情況下會(huì)導(dǎo)致泵腔內(nèi)壓力快速的增加，當(dāng)熱量達(dá)到燃燒程度時(shí)發(fā)生爆炸事故。當(dāng)螺桿泵出口出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象時(shí)也會(huì)造成泵腔內(nèi)壓力快速增加，存留的乳膠基質(zhì)經(jīng)過反復(fù)的摩擦造成嚴(yán)重的爆炸事故。泵桿在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)中運(yùn)轉(zhuǎn)的速度大于150 rpm 時(shí)，會(huì)導(dǎo)致泵內(nèi)的壓力不斷增加會(huì)使螺桿泵定子的溫度不斷增高，當(dāng)熱量增加到相應(yīng)的溫度時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸。如果螺桿泵出口的安全連鎖裝置如超壓泄爆裝置和壓力表等，使工作人員無法觀察到現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，其中的某一項(xiàng)因素出現(xiàn)不良問題就會(huì)出現(xiàn)爆炸事故。由多層呈波紋型的多個(gè)合金面連接在一起呈現(xiàn)出蜂窩形狀形成的混合單元是精乳器的組合形式，精乳器的內(nèi)部直徑比乳化炸藥的臨界直徑要小很多，其本身具有安全性和穩(wěn)定性并且起到防爆的作用。然而如果在精乳器中進(jìn)去雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致螺桿泵的壓力不斷增高引發(fā)爆炸事故

1.5 粗乳生產(chǎn)線的研究分析

通過對(duì)泵入粗乳罐內(nèi)的水油按照一定的比例進(jìn)行充分的攪拌之后形成形成W/O 透明的膠狀混合物質(zhì)。如果水油相中摻雜著機(jī)械雜質(zhì)、金屬性雜質(zhì)，并且管路中出現(xiàn)過濾裝置系統(tǒng)失效現(xiàn)象，雜質(zhì)會(huì)順著管路進(jìn)入到粗乳罐中經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的摩擦?xí)?duì)局部的位置形成高熱點(diǎn)，容易發(fā)生爆炸事故。水油相如果出現(xiàn)斷流現(xiàn)象或者粗乳器出現(xiàn)空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并且不及時(shí)不徹底的清理粗乳罐內(nèi)的殘留，在反復(fù)的摩擦中產(chǎn)生較高溫度發(fā)生爆炸事故。粗乳罐體如果設(shè)計(jì)方面不存在不合理現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致物流殘留在死角內(nèi)，安全連鎖裝置一旦出現(xiàn)失效會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)爆炸事故。

1.6 靜態(tài)敏化生產(chǎn)線分析

靜態(tài)敏化指的是乳膠基質(zhì)通過螺桿泵輸送發(fā)了裝藥機(jī)中，在這個(gè)過程中加入敏化劑，之后敏化劑和乳膠基質(zhì)通過靜態(tài)分散器等單元進(jìn)行混合，使乳膠基質(zhì)的密度充分的降低而爆轟感度會(huì)加大。換而言之就是乳膠基質(zhì)經(jīng)過敏化后變成乳化炸藥。亞硝酸鈉和硝酸銨在敏化混合的過程中會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，如果混合的不均勻會(huì)造成個(gè)別位置熱量過高而引發(fā)爆炸事故。如果不及時(shí)的處理敏化溶液中雜質(zhì)一旦進(jìn)入到乳膠基質(zhì)中受到乳膠泵長(zhǎng)時(shí)間的摩擦，從而形成爆炸事故。安全連鎖裝置如果出現(xiàn)失效會(huì)導(dǎo)致無法監(jiān)測(cè)到溫度、壓力和斷流的真實(shí)狀態(tài)，其中某一個(gè)因素出現(xiàn)異常會(huì)引發(fā)爆炸事故。

1.7 裝藥生產(chǎn)線分析

裝藥其實(shí)就是將敏化后的乳膠基質(zhì)形成的乳化炸藥通過管道泵輸送到自動(dòng)裝藥機(jī)形成塑模包裝的藥卷。如果沒有及時(shí)清理RC-12 轉(zhuǎn)盤式全自動(dòng)裝藥機(jī)中的殘留藥物或者裝藥進(jìn)口閥出現(xiàn)故障導(dǎo)致前端的螺桿泵壓力過大，經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的摩擦?xí)篃崃坎粩嗌邚亩l(fā)爆炸事故。當(dāng)乳膠基質(zhì)中的雜質(zhì)沒有進(jìn)行清理，雜質(zhì)容易卡滯在管道中造成管道阻塞，密封不嚴(yán)實(shí)會(huì)泄露物料，并且在管道中不斷的升溫形成析晶之后進(jìn)去到設(shè)備后經(jīng)過機(jī)械的反復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)而造成摩擦升溫，一旦發(fā)生燃燒而形成爆炸。設(shè)備出現(xiàn)故障維修不及時(shí)，帶病作業(yè)會(huì)導(dǎo)致關(guān)鍵部位發(fā)生疲勞斷裂，當(dāng)經(jīng)過強(qiáng)烈的撞擊和摩擦后發(fā)生爆炸事故。高速運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤可能會(huì)對(duì)裝藥機(jī)范圍內(nèi)的工作人員造成嚴(yán)重的傷害。如果不按照規(guī)定進(jìn)行違章操作，裝藥機(jī)所有的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的傷害。與此同時(shí)，藥卷工序也會(huì)產(chǎn)生較高的溫度所以比較容易出現(xiàn)人員的燙傷。

1.8 冷卻與包裝生產(chǎn)線分析

冷卻就是將藥卷浸泡到水池中使溫度降到工藝需求范圍內(nèi)。這個(gè)工序一般情況下不會(huì)出現(xiàn)爆炸事件，如果出現(xiàn)爆炸事故也是受到其他工序的影響。人體在進(jìn)行機(jī)械操作或者清理雜物時(shí)要防止衣服卷入到機(jī)械中造成人員傷害[2]。包裝是將藥卷放到理料上通過皮帶排列整齊，這項(xiàng)操作是由機(jī)器人自動(dòng)識(shí)別將藥卷放到皮帶上，通過卷膜包裝機(jī)進(jìn)行熱合封口輸送到紙箱，最后輸送到電子秤進(jìn)行稱重捆扎整齊。

2 JWL-Ⅲ型乳化炸藥連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)線的改進(jìn)

經(jīng)研制成功的JWL-Ⅲ型乳化炸藥連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，屬于是混合設(shè)備和全自動(dòng)裝藥包裝設(shè)備，同時(shí)通過應(yīng)用乳化粒狀銨油炸藥新型工藝配方，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和儲(chǔ)存穩(wěn)定性。實(shí)現(xiàn)了乳化粒狀銨油炸藥生產(chǎn)過程的連續(xù)化、自動(dòng)化和少人化，具有重要的推廣應(yīng)用價(jià)值，可歸類于國(guó)際先進(jìn)水平的科研成果。該生產(chǎn)線充分體現(xiàn)在技術(shù)研發(fā)和持續(xù)創(chuàng)新方面的成效，進(jìn)一步提升我國(guó)企業(yè)在民爆板塊的核心競(jìng)爭(zhēng)力及其技術(shù)示范作用。

2.1 生產(chǎn)線技術(shù)和設(shè)備的改良

為了使氧化劑在乳化的過程中不出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象，并且提高炸藥儲(chǔ)存的穩(wěn)定性，就需要對(duì)工藝和生產(chǎn)線設(shè)備同步進(jìn)行適當(dāng)?shù)母牧肌?/p>

首先，JWL-Ⅲ型乳化炸藥選用的是含水量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）在11%～12%的氧化劑水相溶液，水相晶的析晶溫度約在77 ℃～79 ℃，硝酸鈉的含量大約降低了一個(gè)百分點(diǎn)，通過測(cè)驗(yàn)確定析晶溫度大約在86 ℃～88 ℃，當(dāng)提高析晶的晶點(diǎn)后，另外可在水溶液中添加少量的晶形改良劑，使硝酸銨等類型的氧化劑結(jié)晶和溶解控制在平衡狀態(tài)[3]，防止氧化劑出現(xiàn)過早析晶的問題。通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)將0.1%～0.3%的非離子表面活性劑添加到水相溶液中，并且在其中加入一定量的十二烷基硫酸鈉或者添加一定量十二烷基磺酸鈉，以上都可以起到抑制結(jié)晶的效果。

其次，生產(chǎn)線設(shè)備改良，由于采用管路預(yù)混工藝優(yōu)化JWL-Ⅲ型乳化炸藥乳化工藝，而預(yù)乳和靜態(tài)乳化是JWL-Ⅲ型乳化炸藥乳化設(shè)備中兩個(gè)重要的生產(chǎn)生產(chǎn)線，采用輸送泵分別將水相和油相輸送到預(yù)乳罐中進(jìn)行攪拌，在攪拌均勻后進(jìn)入到靜態(tài)乳化器中進(jìn)行乳化，這項(xiàng)設(shè)備在預(yù)乳時(shí)由于少量的硝酸銨析晶導(dǎo)致基質(zhì)表面形成白色的斑點(diǎn)。要想促進(jìn)乳化效果的提高，可以將一段50 cm 的管路增加到水相和油相進(jìn)入到預(yù)乳罐前端預(yù)混，油和水相能夠提前在管路中混合（管路預(yù)混器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖1 所示），之后進(jìn)行預(yù)乳和靜態(tài)乳化能夠使油包水離子變得細(xì)小均勻，使油和水的接觸面增強(qiáng)，能夠使其產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)更為強(qiáng)烈。

圖1 管路預(yù)混器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

通過對(duì)工藝和設(shè)備改良之后，有效解決了乳化結(jié)晶現(xiàn)象，一定程度上提高了生產(chǎn)效率。

2.2 JWL-Ⅲ型乳化炸藥連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備使用注意事項(xiàng)

首先，做好前期準(zhǔn)備工作，做好人員組織、環(huán)境清掃、材料準(zhǔn)備、設(shè)備緊固等準(zhǔn)備工作，組織相關(guān)人員多次從試機(jī)安全、組織協(xié)調(diào)等方面進(jìn)行詳細(xì)研究，對(duì)試機(jī)過程中可能出現(xiàn)的諸多細(xì)節(jié)及關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行細(xì)化。

第二，檢驗(yàn)設(shè)備及安裝是否滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，按照設(shè)備技術(shù)要求的重要驗(yàn)證方法，對(duì)機(jī)械性能是否能達(dá)到和滿足系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行要求進(jìn)行驗(yàn)證，做好這些工作也是設(shè)備綜合聯(lián)調(diào)的基礎(chǔ)。

第三，在投入使用前期應(yīng)該對(duì)水、電、氣各環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)的檢查、反復(fù)試驗(yàn)，經(jīng)過單機(jī)調(diào)試，要確保一切都正常使用為前提。在保證安全的情況下，對(duì)生產(chǎn)線應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)試工作。

第四，關(guān)鍵設(shè)施、設(shè)備、電機(jī)、工藝系統(tǒng)、儀表、儀器、傳動(dòng)部位等調(diào)試合格運(yùn)行正常之后，根據(jù)應(yīng)用過程中的關(guān)鍵點(diǎn)及安全要素，對(duì)參與操作的技術(shù)人員進(jìn)行詳細(xì)的交底和培訓(xùn)。

在技術(shù)提供、化工安全、機(jī)械維修、設(shè)備管理、電氣自動(dòng)化等專業(yè)人員的共同努力下。為項(xiàng)目的生產(chǎn)創(chuàng)建更加安全的條件，同時(shí)為生產(chǎn)線日常順利生產(chǎn)、以及檢查和日后考核打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 結(jié)語(yǔ)

JWL-Ⅲ型乳化炸藥連續(xù)化自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備的改造是一項(xiàng)長(zhǎng)期而艱巨的任務(wù)，對(duì)其中的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行有效合理的改造能夠更好的提升生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。