一種乳化炸藥廢藥回收利用技術(shù)

王作鵬，于魏清，章晉英，楊磊

（煤炭科學(xué)研究總院爆破技術(shù)研究所，安徽 淮北，235000）

乳化炸藥是指一類利用乳化技術(shù)制備的油包水（W/O）乳膠型抗水工業(yè)炸藥。隨著國家民爆行業(yè)政策的調(diào)整，乳化炸藥已確定為重點發(fā)展的工業(yè)炸藥品種。但是，由于乳化炸藥配方技術(shù)、生產(chǎn)中工藝控制不當(dāng)、原材料質(zhì)量以及操作失誤和環(huán)境影響等原因，在貯存期范圍內(nèi)炸藥產(chǎn)品常常會出現(xiàn)破乳、析晶或硬化等現(xiàn)象，并且失去雷管感度和爆轟能力而形成乳化炸藥廢藥。

乳化炸藥一旦成為廢藥，就會給企業(yè)生產(chǎn)帶來很多麻煩。若直接進行銷毀處理，不僅會消耗很多人力、物力，且在銷毀過程中存在安全隱患，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟損失。若長期擱置，必然會占據(jù)炸藥庫容量，并帶來不安全因素（如自燃等）。因此，筆者開展乳化炸藥回收利用研究。

1 現(xiàn)有乳化炸藥回收利用技術(shù)

關(guān)于乳化炸藥廢藥回收利用的研究，目前國外還沒有相關(guān)報道。國內(nèi)乳化炸藥廢藥的回收利用所采用的技術(shù)途徑大致有以下幾種：（1）在水相中加入少量廢藥，通過表面活性劑和加熱攪拌使廢藥中的硝酸鹽和水溶入水相混合物，去除浮在水相溶液上層的油相材料和珍珠巖，然后此水相溶液和新配的油相進行正常乳化[1]。（2）將部分乳化炸藥廢藥和硝酸銨、硝酸鈉、田菁粉、敏化劑一起加熱混合，然后再加入交聯(lián)劑，做成水膠炸藥[2]。（3）針對化學(xué)敏化的配方，將少量乳化炸藥廢藥和部分正常配比的乳化炸藥水相一起加熱，充分?jǐn)嚢枋蛊浞稚⒃谒嘀校瑢⒋怂嗪驼Ｅ浔鹊挠拖噙M行乳化，然后再將剩余部分水相加入到乳化混合物中進行強力攪拌，形成乳化基質(zhì)，然后再加入發(fā)泡劑正常敏化，形成乳化炸藥成品[3]。（4）將乳化炸藥廢藥直接加熱、溶解、破乳，再加入新型的乳化劑和油相材料后進行乳化（復(fù)合油相為外加）操作，再加入乳化發(fā)泡劑進行敏化，形成乳化炸藥[4-5]。

上述方法不同程度地存在缺陷，方法（1）只回收利用了水相材料；方法（2）制成水膠炸藥，有一定局限性；方法（3）廢藥回收效率低，生產(chǎn)過程相對復(fù)雜；方法（4）加熱過程和乳化過程時間較長，存在著炸藥氧平衡偏負(fù)、炸藥爆炸后炮煙過多和處理中帶來不安全因素等問題。

2 回收利用的基本思路

考慮到乳化炸藥廢藥的形成主要是由于破乳、析晶或硬化所導(dǎo)致的，其根本原因是油包水型乳狀液被破壞，其中部分油相材料與乳化劑的性質(zhì)已發(fā)生改變，但其中水相組分的性質(zhì)并未發(fā)生變化。鑒于此，采用乳化炸藥正常生產(chǎn)工藝，將乳化炸藥廢藥作為乳化炸藥原材料的一種加入到水相中分散、溶解，形成水相液并加以利用，再加入一定量的乳化劑和油相材料以補充損壞的部分，進行一定強度的攪拌混合，使破乳的混合物再次乳化，形成正常的乳化基質(zhì)，然后冷卻、敏化，制成乳化炸藥。

3 乳化炸藥廢藥的分類及選擇

乳化炸藥種類很多，廢藥的種類也很多。按照其敏化方式進行分類，可分為物理敏化的廢藥和化學(xué)氣泡敏化的廢藥，本研究主要針對化學(xué)氣泡敏化的乳化炸藥廢藥處理方法。對于乳化基質(zhì)好而敏化氣泡不理想的乳化炸藥，重新進行敏化操作即可；乳化基質(zhì)已經(jīng)破乳、析晶或硬化，并且失去雷管感度和爆轟能力的化學(xué)氣泡敏化的乳化炸藥，即是本研究所用的乳化炸藥廢藥。

4 乳化炸藥廢藥回收實驗研究

4.1 配方的確定

利用甲醛法[6]測試炸藥中游離硝酸銨的含量，判定廢藥的變質(zhì)程度，用于指導(dǎo)配方的設(shè)計。

通常工業(yè)炸藥的配方設(shè)計以零氧平衡或接近零氧平衡為宜，以獲得最大的能量釋放和盡量少的有毒氣體生成。利用乳化炸藥廢藥制備乳化炸藥時，同樣遵守炸藥零氧平衡原則。乳化炸藥廢藥在其原配方設(shè)計時為零氧平衡或接近零氧平衡，新添加的炸藥組分也設(shè)計為零氧平衡，并適當(dāng)增加水的含量，這樣既符合《關(guān)于提升工業(yè)炸藥生產(chǎn)線本質(zhì)安全生產(chǎn)水平的指導(dǎo)意見》的要求，又便于水相材料的溶解，且提高了乳化炸藥生產(chǎn)的安全性。

通過對乳化劑、油相組分、水相組分和乳化炸藥廢藥加入量以及敏化方式和工藝條件的對比考察試驗，綜合考慮乳化炸藥配方的爆炸性能、生產(chǎn)安全性、經(jīng)濟性和在工業(yè)生產(chǎn)上的可操作性，確定乳化炸藥配方，見表1。

表1 含廢藥乳化炸藥配方Tab.1 Formula of emulsion explosive containing waste emulsion explosive

4.2 工藝路線

在乳化炸藥生產(chǎn)中，炸藥的爆炸性能不僅取決于乳化炸藥的配方，也取決于其生產(chǎn)方法、設(shè)備和生產(chǎn)工藝條件。因此，對生產(chǎn)工藝和參數(shù)的選擇也十分重要。在上述乳化炸藥的配方基礎(chǔ)上對水相溶解溫度、油相熔化溫度、乳化炸藥廢藥的添加方式、乳化溫度、乳化攪拌方式、乳化攪拌時間和敏化溫度及敏化方式進行了研究。結(jié)果表明：

（1）乳化方式采用預(yù)乳－精乳或罐式生產(chǎn)工藝比較適宜。采用預(yù)乳－精乳時，可先預(yù)乳，再使用乳化機進行正常乳化操作；采用罐式機械攪拌乳化方式，攪拌轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在600～1 000r·min-1范圍內(nèi)。

（2）水相溶解溫度控制在95～105℃之間，油相熔化溫度控制在90～100℃為宜。

（3）采用亞硝酸鈉發(fā)泡劑，敏化時加入發(fā)泡劑溫度應(yīng)在 40～50℃之間，可采用連續(xù)敏化和間斷敏化，間斷敏化時加入發(fā)泡劑攪拌時間控制在5～10min為宜。也可采用物理-化學(xué)復(fù)合敏化方式，該方式是在化學(xué)發(fā)泡敏化方式的基礎(chǔ)上再加入物理敏化劑，如珍珠巖、玻璃微球等。

從產(chǎn)品配方的生產(chǎn)安全性、產(chǎn)品爆炸性能、貯存穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和在工業(yè)上的可操作性綜合考慮，確定生產(chǎn)工藝流程，如圖1所示。

圖1 乳化炸藥廢藥回收的生產(chǎn)工藝流程圖Fig.1 Flow chart of waste emulsion explosive recycle process

4.3 產(chǎn)品性能檢測

采用上述方法，將一批乳化炸藥廢藥樣品（徐州雷鳴民爆股份有限公司提供）制備成乳化炸藥。對制備的含廢藥乳化炸藥產(chǎn)品的爆炸性能進行測試，結(jié)果見表2。

表2 回收利用的乳化炸藥爆炸性能Tab.2 Explosion properties of recycled emulsion explosive

從表2中可以看出，該產(chǎn)品的爆炸性能優(yōu)良，各項性能指標(biāo)均達到或超過標(biāo)準(zhǔn) GB 18095-2000 乳化炸藥要求。

5 結(jié)論

（1）通過試驗研制出適宜于正常工業(yè)化生產(chǎn)的含廢藥乳化炸藥配方，所使用的原材料和正常乳化炸藥生產(chǎn)用原材料基本一致，便于該技術(shù)工業(yè)化生產(chǎn)。

（2）與原乳化炸藥生產(chǎn)相比較，水相溫度及乳化溫度略有降低，乳化轉(zhuǎn)速可保持不變或略有降低，整個生產(chǎn)工藝流程基本上和正常生產(chǎn)乳化炸藥工藝流程一致，適宜于預(yù)乳-精乳生產(chǎn)工藝模式，便于工業(yè)化生產(chǎn)。

（3）利用該方法對乳化炸藥廢藥樣品進行回收利用，對制備的含廢藥乳化炸藥的性能進行測試，結(jié)果表明含廢藥乳化炸藥的爆炸性能和正常生產(chǎn)的乳化炸藥的爆炸性能相當(dāng)，各項性能指標(biāo)均達到標(biāo)準(zhǔn)GB 18095-2000乳化炸藥要求。

[1]施軍.廢乳化炸藥的回收利用[J].火炸藥,1996(3):28-30.

[2]許軍英,梁秀榮,趙玉芬.廢乳化炸藥回收利用方法的探討[J].爆破器材,2001,30(1):11-12.

[3]潘濤,龍玉國.乳化炸藥返工藥回收工藝技術(shù)[J].煤礦爆破，2006 (1):33-34.

[4]張振新,等.廢舊乳膠炸藥的回收方法:CN1594242 A[P].2005-03-16.

[5]葛建敏.乳化炸藥不合格品的處理方法研究[J].爆破器材,1995(2):12-14.

[6]GB/T 3600-2000 肥料中氨態(tài)氮含量的測定[S].中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會, 2000.