JWL-III型乳化炸藥生產線危險有害因素辨識

趙 潤

(四川通達化工有限責任公司，四川達州，635000)

乳化炸藥[1]作為新型抗水工業(yè)炸藥，雖然發(fā)展歷史較短，但其在配方設計、工藝布置、設備研究與制造等方面均取得了巨大的進步，其應用范圍越來越廣，產量也逐年增長。2015年膠狀乳化炸藥占工業(yè)炸藥總產量的59.93%，2016年膠狀乳化炸藥占工業(yè)炸藥總產量的62.03%[2]，2017年1-8月膠狀乳化炸藥產量為149.50萬噸，與2016年同期相比增長10.89%，約占工業(yè)炸藥總產量的61.13%[3]。雖然乳化炸藥的安全性較高，但其在發(fā)展過程中也經常發(fā)生爆炸事故，特別是2013年以來國內發(fā)生的四起爆炸事故再一次給我們敲響了警鐘。無論技術多么成熟，設備多么先進，管理多么規(guī)范，乳化炸藥屬于危險品的本質沒有變，乳化炸藥易燃易爆的屬性沒有變。JWL-III型乳化炸藥生產線，作為引入中國不久的高溫敏化技術，與傳統(tǒng)的中低溫敏化技術存在很大的區(qū)別，目前國內已建成投產的JWL-III型乳化炸藥生產線達80多條，產能超120萬噸。雖然其技術得到了廣泛普及，但其生產系統(tǒng)的危險有害因素還未得到全面辨識，因此必須全面分析JWL-III型乳化炸藥生產系統(tǒng)，充分辨識其存在的危險有害因素，并制定有效預防措施，方可防止事故的發(fā)生。

1 辨識依據和方法

根據GB/T 13861—2009《生產過程危險和有害因素分類與代碼》、GB6441—1986《企業(yè)職工傷亡事故分類》和《職業(yè)病危害因素分類目錄》(2015版)等資料[4]，對危險有害因素進行分類并加以辨識和分析。

采用系統(tǒng)安全分析和直觀經驗分析相結合的方法[5]，以原材料、半成品、成品及生產過程中的燃燒、爆炸為重點[6、7]，對JWL-III型乳化炸藥生產線的危險有害因素進行全面辨識和分析。

2 物料的危險有害因素

2.1 硝酸銨(NH4NO3)

2.1.1 硝酸銨的燃燒爆炸危險性

硝酸銨是乳化炸藥的主要氧化劑，屬非常鈍感的爆炸性物質，有刺激性、可助燃。硝酸銨是強氧化劑，可與還原性物質發(fā)生反應，當粘附有金屬粉末、紙屑等雜物時，在80℃左右即可發(fā)生分解并導致自燃[8、9]；硝酸銨的起爆感度和機械感度隨溫度的升高呈增強趨勢，在外界能量刺激下就可能發(fā)生爆炸；當環(huán)境溫度超過400℃時，硝酸銨將加速分解、燃燒，在密閉或通風不暢的情況下286℃左右即可發(fā)生爆炸[10]。

2.1.2 硝酸銨的毒性

硝酸銨對呼吸道、眼及皮膚等有刺激性，接觸后可引起惡心、嘔吐、頭痛、乏力等，大量接觸可引起高鐵血紅蛋白血癥，影響血液的攜氧能力，出現頭昏、虛脫，甚至死亡?？诜饎×腋雇础I吐、休克、抽搐，甚至死亡。同時，硝酸銨熱分解產物中的氨氣(NH3)和氮氧化物(NxOy)對人體有強烈的刺激性和毒性。

2.1.3 硝酸銨的腐蝕性

硝酸銨是強酸弱堿鹽，其水溶液呈酸性，對人體有強烈的刺激性，對設備、廠房也會造成腐蝕。硝酸銨對設備的腐蝕主要是鋼鐵的電化學反應，對廠房的腐蝕主要是與水泥中的Ca(OH)2和CaCO3作用的結果[11]。

2.2 硝酸鈉(NaNO3)

2.2.1 硝酸鈉的燃燒爆炸危險性

硝酸鈉是無色透明或白微帶黃色菱形結晶，強氧化劑。遇可燃物著火時能助長火勢。與易氧化物、硫磺、亞硫酸氫鈉、還原劑、強酸等混合時，分解速度加快，甚至能引起燃燒或爆炸。

2.2.2 硝酸鈉的毒性

硝酸鈉高溫分解時，產生有毒的氮氧化物對人體有刺激性和毒性。

2.3 復合油相

復合油相是由復合蠟、凡士林、乳化劑等按比例混合熔化而成，作為工業(yè)炸藥的可燃劑。復合油相是可燃物，當環(huán)境溫度過高或周圍有明火時，容易引發(fā)燃燒。同時，復合油相的包裝廢棄物和氧化劑的包裝廢棄物放在一起可導致燃燒。

復合油相中含有少量的苯、甲苯、二甲苯等物質，在加熱熔化過程中易揮發(fā)到空氣中，長期接觸可能出現頭昏、頭痛、失眠、記憶減退等癥狀，甚至神經衰弱綜合癥、震顫等。

2.4 敏化劑

敏化劑的主要作用是降低乳膠基質的密度，提高乳化炸藥的爆轟感度，使乳化炸藥易于起爆和傳爆。乳化炸藥有物理敏化、化學敏化和復合敏化三種方式。物理敏化一般采用膨脹珍珠巖或空心玻璃微球，一般只具有粉塵危害；化學敏化主要采用亞硝酸鈉(NaNO2)，具有腐蝕性和較強的有毒、有害特性。

亞硝酸鈉與硝酸銨溶液以近分子狀態(tài)接觸，發(fā)生劇烈的反應，放出氨氣(NH3)等刺激性氣體；與有機物接觸，在一定條件下會發(fā)生燃燒和爆炸，并放出有毒和刺激性的過氧化氮和氧化氮的氣體。

亞硝酸鈉屬有毒物質，可在胃中轉化為亞硝酸，作用于中樞神經系統(tǒng)。人誤服0.3～0.5g可引起急性中毒，2g即可致人死亡，皮膚接觸亞硝酸鈉溶液的極限濃度為1.5%，大于此濃度時皮膚會發(fā)炎，出斑疹等，因此使用時必須佩帶勞動防護用品。

2.5 乳膠基質

乳膠基質是水相溶液和油相熔液經物理混合形成的W/O型膠狀物，外觀呈淺棕色或棕褐色。據相關試驗，乳膠基質的摩擦感度、撞擊感度、雷管感度測試值均為0，用乙炔火焰直接噴射乳膠基質，火焰接觸乳膠基質表面只產生熔化，而不發(fā)生燃燒或爆炸現象[12]，因此一度認為乳膠基質是安全的。但由于乳膠基質為連續(xù)油相包覆的微小水相液滴，氧化劑和可燃劑混合均勻，呈近分子狀態(tài)接觸，已具有爆炸性。同時，在制備乳膠基質時，因機械攪拌等作用帶入的空氣和混入的微小雜質則容易成為熱點，乳膠基質得到一定的敏化而提高了爆轟感度。

實驗證明在85℃時Φ50mm或28℃時Φ100mm條件下乳膠基質均具有雷管感度，因此乳膠基質在精乳、泵送和敏化等強約束過程中，由于攪拌、擠壓、摩擦、撞擊等作用，當局部熱量無法及時排除時，極有可能發(fā)生燃燒爆炸事故。

2.6 乳化炸藥

乳化炸藥成品的感度受溫度影響較大，溫度較高的條件下，其機械感度和沖擊感度高于常溫時的水平，因而發(fā)生殉爆的可能性很大。

3 生產過程危險有害因素辨識

3.1 液態(tài)硝酸銨卸料

液態(tài)硝酸銨的卸料是將運料槽車中的液態(tài)硝酸銨放入儲罐中備用，采用從高位到低位自流法。液態(tài)硝酸銨保溫大多在110～120℃，而且卸料管路夾層必須通蒸汽保溫，因此在卸料過程中容易發(fā)生燙傷事故。高濃度硝酸銨溶液在過度加熱、泄漏遇明火、分層結晶、使用黑色金屬工具、混有還原性物質等情況時將會引發(fā)燃燒、爆炸事故。罐體、管路接地電阻不合格、跨接線脫落等，在遭受雷擊或未熄火卸料時可能引發(fā)爆炸事故。

3.2 水相制備

水相制備是將液態(tài)硝酸銨、硝酸鈉、氯化鉀按配方加入水相罐中攪拌升溫至工藝要求溫度備用。

升溫過程中若溫控裝置失效，造成水相溶液過度加熱，使得溫度過高，容易引發(fā)燃燒事故；水相罐基本處于密封狀態(tài)，因此，當水相溫度過高引發(fā)燃燒時極容易發(fā)生燃燒轉爆炸；當水相溶液中混有編織袋碎屑、紙屑等可燃物或油相等有機物質時，極易引發(fā)燃燒爆炸事故[13]；溶液中混有雜質且未及時徹底處理時，給乳化、敏化、泵送等工序埋下嚴重的爆炸隱患。

3.3 油相制備

油相制備是將復合油相經加熱熔化后加入到油相罐中，攪拌升溫至工藝要求溫度備用。

油相材料堆放在熱源附近或在密閉環(huán)境中，當溫度過高時容易引發(fā)燃燒事故；油相溶液在升溫過程中若溫控裝置失效，過度加熱造成溫度過高易引發(fā)燃燒事故；油相溶液中混有編織袋、碎紙屑等雜物，在發(fā)熱管上粘附集聚，反復受熱時容易發(fā)生燃燒事故；溶液中混有雜質且未及時徹底處理時，給乳化、敏化、泵送等工序埋下嚴重的爆炸隱患。

3.4 粗乳

粗乳主要是將按比例泵入粗乳罐內的水油相混合液攪拌混合均勻，使混合液形成W/O型透明的膠狀物。

當水油相溶液中混有機械、金屬雜質，管路中的過濾裝置失效或未及時徹底清理時，雜質進入粗乳罐內經長時間摩擦，造成局部能量過高成為熱點，容易引發(fā)爆炸事故；水油相斷流，粗乳器空轉，同時粗乳罐內殘留的乳膠基質清理不徹底，當反復摩擦時，容易發(fā)生爆炸事故；粗乳罐設計不合理，存在物料存留的死角，安全連鎖裝置失效時，易引發(fā)爆炸事故。

3.5 基質泵送和精乳

基質泵送是將經粗乳器攪拌混合形成的乳膠基質通過螺桿泵和精乳器送入到乳膠料倉，然后再經螺桿泵送入裝藥機。精乳是將螺桿泵泵送的乳膠基質經靜態(tài)混合器進一步剪切混合，形成膠體顆粒更小、粘度更高、透明度更好的乳膠基質。

螺桿泵作為0類專用生產設備，是整條生產線“最危險”的設備。當螺桿泵長時間斷料空轉[14、15]，泵腔內殘留的乳膠基質在反復摩擦，熱量不能及時散發(fā)時，乳膠基質的溫度逐漸升高，泵腔內的壓力急劇增大，當熱點累積到一定程度就會發(fā)生爆炸；螺桿泵出口堵塞時，泵腔內的壓力急劇增大，腔內的乳膠基質被反復摩擦引發(fā)爆炸事故；螺桿泵長時間高速運轉(大于150rpm)，隨著轉速的加快，泵的壓力相應增加，螺桿泵定子的溫度逐漸升高，熱量積累的一定程度就會引發(fā)爆炸事故；螺桿泵出口超壓泄爆裝置、壓力表等安全連鎖裝置失效時，就不能反映現場的真實狀況，在這種情況下如果溫度、壓力、斷流、雜質等任何一個因素均容易引發(fā)爆炸事故。

精乳器是將多層呈波紋型的合金面聯接在一起形成的呈蜂窩狀的混合單元，其內部尺寸遠小于乳化炸藥的臨界直徑，本身是非常安全、穩(wěn)定的設備，甚至是一個隔爆裝置。但當有雜質進入精乳器堵塞混合單元造成前端螺桿泵的壓力升高時，容易引發(fā)爆炸事故。

3.6 靜態(tài)敏化

敏化是指在通過螺桿泵將乳膠基質送往裝藥機的過程中混入敏化劑，并通過靜態(tài)分散器等混合單元將敏化劑在乳膠基質中混合均勻，降低乳膠基質的密度，增大爆轟感度。嚴格來說，敏化前的是乳膠基質，敏化后的就是乳化炸藥。

敏化時亞硝酸鈉與硝酸銨發(fā)生劇烈的放熱反應，當混合不均勻時可引起局部過熱造成爆炸事故；敏化劑溶液中混有雜質且清理不徹底進入乳膠基質中，乳膠泵長時間反復摩擦時易引發(fā)爆炸事故；當安全連鎖裝置失效或傳感器失靈時，溫度、壓力、斷流等任何一個因素的出現均會導致爆炸事故的發(fā)生。

3.7 裝藥

裝藥是將敏化后的乳化炸藥通過工藝管道泵入自動裝藥機，形成塑模包裝的藥卷。裝藥采用全自動上膜機和RC-12轉盤式全自動裝藥機。

裝藥管道內殘藥清理不徹底或裝藥進口閥故障造成前端螺桿泵壓力超高，長時間摩擦造成熱量集聚，溫度升高引發(fā)爆炸事故；乳膠基質中混有雜質等容易在管道內卡滯阻塞管道；密封不嚴，造成物料泄漏，在管道上反復升溫后析晶，當泄漏的物料進入設備轉動部位時，經反復摩擦、撞擊引發(fā)燃燒，進而導致爆炸；設備帶病運行，關鍵部位疲勞斷裂處理不及時，在強烈撞擊摩擦作用下引發(fā)爆炸事故。當人體進入到裝藥機工作范圍，高速旋轉的轉盤會對人體造成機械傷害；操作或處理故障時，人體進入上膜機切刀范圍、裝藥機打卡、切膜等區(qū)域時容易發(fā)生機械傷害。同時，因本工序熱熔膠和藥卷溫度較高，因此還存在燙傷可能。

3.8 冷卻

冷卻是藥卷在水池中浸泡使其降溫到工藝要求范圍。本工序不會出現初始爆炸，當其他工序出現燃燒爆炸事故時可能會造成傳(殉)爆；清理設備衛(wèi)生和檢修設備時，人的衣服、肢體可能進入到板鏈的轉動、傳動部位，造成機械傷害。

3.9 包裝

包裝是通過理料皮帶將藥卷排列整齊，機器人自動識別抓取藥卷放入皮帶，經卷膜包裝熱合封口后裝入紙箱，再經電子秤稱量后捆扎整齊。主要采用MGEPL-R型機器人工業(yè)炸藥智能自動包裝設備。

本工序主要危險有害因素有觸電、燃燒爆炸事故、機械傷害等。因機器人采用的是高壓電，在工作時，若人體進入其工作區(qū)域，可能會觸電進而造成傷害，同時也會造成機械傷害；在中包熱合封口處，殘藥清理不徹底，造成藥體在電發(fā)熱板上反復受熱析晶后引發(fā)燃燒，進而造成爆炸事故；本工序藥卷主要是通過皮帶運輸，因此傳動、轉動部位較多，若衣物、肢體、工具等進入這些部位將可能造成機械傷害，同時，若殘藥進入到轉動、傳動部位經反復摩擦可能引發(fā)燃燒事故；本工序氣缸較多，處理故障時若不關閉氣源則可能造成撞擊、擠壓等機械傷害。

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