向上孔乳化銨油炸藥連續(xù)化生產(chǎn)工藝的研究

陳先俊 李文藝 徐靜 邱長(zhǎng)征

(馬鞍山江南化工有限責(zé)任公司)

向上孔乳化銨油炸藥連續(xù)化生產(chǎn)工藝的研究

陳先俊 李文藝 徐靜 邱長(zhǎng)征

(馬鞍山江南化工有限責(zé)任公司)

為了改善乳化銨油炸藥間斷式生產(chǎn)存在的問(wèn)題并為生產(chǎn)線自動(dòng)化、信息化改造打下基礎(chǔ)，在原有間斷式生產(chǎn)基礎(chǔ)上，通過(guò)增加少量設(shè)備，改變生產(chǎn)方式，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。從工藝、設(shè)備、試生產(chǎn)方面介紹了連續(xù)化生產(chǎn)的實(shí)施過(guò)程，分析了連續(xù)化生產(chǎn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的相關(guān)因素和改變生產(chǎn)方式前后的質(zhì)量情況。結(jié)果表明，采用簡(jiǎn)單、低成本的改造方法，成功實(shí)現(xiàn)向上孔乳化銨油炸藥連續(xù)化生產(chǎn)，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

乳化銨油炸藥 連續(xù)生產(chǎn) 爆炸性能 儲(chǔ)存性能

近年來(lái)，隨著地下礦山開(kāi)采不斷發(fā)展，炸藥使用量不斷增多，但乳化銨油炸藥生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化、自動(dòng)化、信息化水平還很低，仍需要不斷提高。

公司向上孔乳化銨油炸藥生產(chǎn)線現(xiàn)采用間斷式生產(chǎn)，存在生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度大、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境差、產(chǎn)品形象差等諸多問(wèn)題。而民爆行業(yè)發(fā)展要求明確推動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程智能化和生產(chǎn)裝備數(shù)字化，提高生產(chǎn)線的數(shù)控化和自動(dòng)化水平，提高管理水平。在原向上孔乳化銨油炸藥間斷式生產(chǎn)設(shè)備基礎(chǔ)上，通過(guò)簡(jiǎn)單、低成本改造實(shí)現(xiàn)炸藥連續(xù)化生產(chǎn)，同時(shí)為實(shí)現(xiàn)乳化銨油炸藥生產(chǎn)自動(dòng)化、信息化改造打好基礎(chǔ)，提升生產(chǎn)線本質(zhì)安全。

1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

向上孔乳化銨油炸藥主要適用于井下非煤礦山開(kāi)采爆破。向上孔爆破裝藥采用壓氣方式，操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)效率高。在此條件下應(yīng)用的乳化銨油炸藥既需要具有一定的流散性，又需要具有一定黏結(jié)性，使炸藥能粘附在炮孔內(nèi)，不散落，達(dá)到裝藥設(shè)計(jì)要求[1]。

2 原工藝簡(jiǎn)介及存在的問(wèn)題

公司生產(chǎn)的向上孔乳化銨油炸藥由多孔粒狀銨油炸藥與乳膠基質(zhì)按一定比例混合制成[2]。其中，多孔粒狀銨油炸藥由澳瑞凱板橋礦山機(jī)械有限公司制造的BC-7型現(xiàn)場(chǎng)混裝多孔粒狀銨油車(chē)生產(chǎn)，在儲(chǔ)存?zhèn)}中備用;乳膠基質(zhì)由乳膠炸藥生產(chǎn)線生產(chǎn)，使用編織袋包裝運(yùn)至乳化銨油炸藥工房。多孔粒狀銨油炸藥使用螺旋輸送加料至雙螺旋錐形混合器中，乳化基質(zhì)由加料口加入混合器混拌3～5 min，混拌均勻后，打開(kāi)混合器下方出料閘閥，放置托盤(pán)中，人工裝袋、計(jì)量、包裝?；旌掀鞣趴蘸?，關(guān)閉出料閘閥，加多孔粒狀硝酸銨炸藥與基質(zhì)混拌，如此往復(fù)間斷生產(chǎn)[3]。生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 間斷式生產(chǎn)工藝流程

間斷式生產(chǎn)具有生產(chǎn)工藝控制簡(jiǎn)單，生產(chǎn)設(shè)備少，對(duì)工人技能要求低等優(yōu)點(diǎn),但也存在以下問(wèn)題：

(1)裝藥為人工鏟裝，包裝使用手持式縫包機(jī)，人工搬運(yùn)，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

(2)由于自動(dòng)化水平低，現(xiàn)場(chǎng)人員較多。

(3)人工裝藥、包裝及搬運(yùn)過(guò)程有炸藥散落，造成地面油污與濕滑。

(4)地面油污沾到包裝袋上，袋口有粘藥，影響產(chǎn)品形象。

3 工藝改造

采用現(xiàn)場(chǎng)混裝多孔粒狀銨油炸藥車(chē)生產(chǎn)多孔粒狀銨油炸藥，放至儲(chǔ)存?zhèn)}備用；膠狀乳化炸藥生產(chǎn)線生產(chǎn)乳膠基質(zhì)，裝袋運(yùn)至乳化銨油工房備用；間斷式生產(chǎn)一罐乳化銨油炸藥在混合器中備用；調(diào)節(jié)多孔輸送螺旋變頻器，連續(xù)輸料，同時(shí)每隔3 min人工添加一次乳膠基質(zhì)；保持混合器料位，同時(shí)開(kāi)啟出料螺旋輸送機(jī)接袋，計(jì)量，放至網(wǎng)鏈輸送機(jī)輸送并封包，托盤(pán)碼垛，用叉車(chē)運(yùn)輸至裝車(chē)處。連續(xù)化生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 連續(xù)化生產(chǎn)工藝流程

原有生產(chǎn)設(shè)備包括現(xiàn)場(chǎng)多孔粒狀銨油炸藥混裝車(chē)、儲(chǔ)存?zhèn)}、多孔輸料螺旋、雙螺旋錐形混合器，新增設(shè)備為一臺(tái)出料螺旋輸送機(jī)、一臺(tái)網(wǎng)鏈輸送機(jī)、一臺(tái)立式封包縫紉機(jī)。生產(chǎn)設(shè)備見(jiàn)圖3。

圖3 生產(chǎn)設(shè)備示意

4 連續(xù)化生產(chǎn)實(shí)施

4.1 工藝參數(shù)確定

多孔輸料上料螺旋、混合器攪拌螺旋、出料螺旋由變頻器控制轉(zhuǎn)速,確定生產(chǎn)時(shí)各變頻器的頻率，編制生產(chǎn)工藝配比表。首先標(biāo)定不同頻率下多孔輸料螺旋輸料量(表1)，再根據(jù)數(shù)據(jù)繪制成關(guān)系曲線(圖4)。可以看出，多孔螺旋頻率與產(chǎn)量基本成線性關(guān)系。確定不同產(chǎn)能下出料螺旋頻率，編制乳化銨油炸藥生產(chǎn)工藝配比表(表2)。

表1 不同頻率下多孔輸料螺旋輸料量

4.2 設(shè)備安裝調(diào)試

拆除混合器出料閘閥，出料螺旋輸送機(jī)入口與混合器出料口對(duì)接；在出料螺旋輸送機(jī)電機(jī)安裝變頻器及定時(shí)控制器，控制啟停；安裝網(wǎng)鏈輸送機(jī)與立式封包縫紉機(jī)。設(shè)備安裝后空載試運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試。

圖4 多孔螺旋頻率與產(chǎn)量關(guān)系

表2 乳化銨油炸藥生產(chǎn)工藝配比

4.3 試生產(chǎn)

連續(xù)化試生產(chǎn)產(chǎn)量為4.5 t/h，現(xiàn)場(chǎng)混裝多孔粒狀銨油炸藥車(chē)生產(chǎn)的炸藥放至儲(chǔ)存?zhèn)}備用。膠狀乳化炸藥生產(chǎn)線生產(chǎn)的33.8 kg/袋乳膠基質(zhì)運(yùn)至乳化銨油炸藥工房二樓鋼平臺(tái)混合器加料口。多孔輸送螺旋變頻器調(diào)至50 Hz運(yùn)行72 s，添加乳膠基質(zhì)2袋，混合4 min后關(guān)閉，間斷式生產(chǎn)一罐乳化銨油炸藥在混合器中備用。調(diào)節(jié)多孔輸料螺旋變頻器為11.5 Hz，連續(xù)輸料，每隔3 min人工添加一次乳化基質(zhì)。保持混合器料位，同時(shí)開(kāi)啟出料螺旋輸送機(jī)接袋，計(jì)量，放至網(wǎng)鏈輸送機(jī)輸送并封包，托盤(pán)碼垛，用叉車(chē)運(yùn)至裝車(chē)處。

4.4 產(chǎn)品質(zhì)量影響因素

乳化銨油炸藥是多孔粒狀銨油炸藥與乳膠基質(zhì)按一定比例混拌而成。通過(guò)多次試生產(chǎn)，分析得出以下影響因素：

(1)混合器料位?；旌掀髁衔坏母叩椭苯雨P(guān)系到連續(xù)化生產(chǎn)出料產(chǎn)品的質(zhì)量。產(chǎn)量一定，料位低，物料在混合器中攪拌時(shí)間短，攪拌不均勻。

(2)加料過(guò)程的均勻性與比例。生產(chǎn)過(guò)程中要嚴(yán)格控制基質(zhì)與加料的均勻性，多孔粒狀銨油炸藥添加方式是螺旋連續(xù)添加，通過(guò)變頻器控制螺旋加料速度，不需要人工控制?；|(zhì)的添加為每3 min人工添加一次，添加的時(shí)間間隔要控制好，過(guò)快或過(guò)慢都會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量。

(3)產(chǎn)量。產(chǎn)量過(guò)大，多孔粒狀銨油炸藥與乳膠基質(zhì)在混合器中混合時(shí)間短，導(dǎo)致混拌不均，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

(4)原材料。多孔粒狀銨油炸藥采用螺旋添加，按體積計(jì)量，而不同多孔粒狀硝酸銨的堆積密度不同，影響炸藥堆積密度，影響加料量。

4.5 產(chǎn)品檢驗(yàn)

4.5.1 產(chǎn)品外觀

連續(xù)化生產(chǎn)與間斷式生產(chǎn)的產(chǎn)品外觀無(wú)明顯區(qū)別，產(chǎn)品外觀均呈淡黃色粘性顆粒，手握成團(tuán)，落地開(kāi)花。

4.5.2 密度及爆炸性能

分別取間斷式生產(chǎn)與連續(xù)化生產(chǎn)2組樣品進(jìn)行密度及爆炸性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表3。從結(jié)果看出，2種生產(chǎn)方式產(chǎn)品密度與爆炸性能無(wú)差別。

表3 密度及爆炸性能對(duì)比

4.5.3 產(chǎn)品常溫儲(chǔ)存性能

分別取間斷式生產(chǎn)與連續(xù)化生產(chǎn)2組樣品放置在常溫(約20 ℃)進(jìn)行儲(chǔ)存性能測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表4。從結(jié)果看出，2種生產(chǎn)方式儲(chǔ)存性能無(wú)差別。

表4 常溫儲(chǔ)存性能對(duì)比

注：√表示產(chǎn)品未失效，×產(chǎn)品失效。

綜上所述，從產(chǎn)品外觀、密度及爆炸性能、常溫儲(chǔ)存性能看，連續(xù)化生產(chǎn)與間斷式生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量并無(wú)差別，改變生產(chǎn)方式?jīng)]有影響炸藥產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié) 論

向上孔乳化銨油炸藥連續(xù)化生產(chǎn)工藝的研發(fā)是在原有間斷式生產(chǎn)方式基礎(chǔ)上，增加少量設(shè)備，實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，且2種方式生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)差別，證明通過(guò)此簡(jiǎn)單、低成本的改造方式十分有效。

采用連續(xù)化生產(chǎn)工藝，人員勞動(dòng)強(qiáng)度減低，人員數(shù)量下降，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境與包裝外觀得到明顯改善。與間斷式生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量易控制不同，連續(xù)化生產(chǎn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素相對(duì)增多，要加強(qiáng)產(chǎn)品過(guò)程工藝控制，保證產(chǎn)品質(zhì)量。乳化銨油炸藥連續(xù)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)為下一步自動(dòng)化、信息化改造打下了良好基礎(chǔ)，從而提升生產(chǎn)線本質(zhì)安全，符合民爆行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

[1] 沈建根.頂孔垂直壓氣裝藥用乳化銨油炸藥的生產(chǎn)工藝及影響因素分析[J].工程爆破，2006(6)：75-77.

[2] 汪旭光.乳化炸藥[M].2版.北京：冶金工業(yè)出版社,2008.

[3] 黃文堯,顏事龍.炸藥化學(xué)與制造[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2009.

2015-05-04)

陳先俊(1986—)，男，副部長(zhǎng)，助理工程師，343033 安徽省馬鞍山市雨山區(qū)向山鎮(zhèn)。