【摘要】靜態(tài)乳化器應(yīng)用于現(xiàn)場混裝技術(shù)領(lǐng)域,替代了動態(tài)乳化器,在國內(nèi)外屬于首次應(yīng)用,其具有本質(zhì)安全性,本文通過試驗(yàn),解決了現(xiàn)場混裝技術(shù)對乳膠基質(zhì)粘度和儲存期的高標(biāo)準(zhǔn)要求。
【關(guān)鍵詞】靜態(tài)乳化 ?乳膠基質(zhì) ?儲存期 ?現(xiàn)場混裝技術(shù)
一、引言
工業(yè)和信息化部關(guān)于《民爆爆炸物品行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的指導(dǎo)意見》中明確鼓勵工業(yè)炸藥生產(chǎn)方式由固定地面生產(chǎn)線向現(xiàn)場混裝作業(yè)方式發(fā)展,隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,尤其是基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃發(fā)展,現(xiàn)場混裝炸藥已成為當(dāng)前工業(yè)炸藥發(fā)展的主流方向,應(yīng)用現(xiàn)場混裝炸藥可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、銷售、爆破一體化作業(yè)模式。但國內(nèi)外現(xiàn)場混裝主流乳化技術(shù)均為動態(tài)乳化器乳化,安全隱患明顯,為提高現(xiàn)場混裝設(shè)備的安全性,石家莊成功機(jī)電有限公司將已經(jīng)成功應(yīng)用于固定生產(chǎn)線的CJFQ型靜態(tài)乳化器(如右圖),再次尋求突破,應(yīng)用于現(xiàn)場混裝技術(shù),立足于實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全,其采用射流、湍流和富油乳化原理,油相從初乳段的軸向進(jìn)入,水相從徑向、分次進(jìn)入五級內(nèi)芯腔,二者形成初乳混合物,再經(jīng)精乳段形成乳膠基質(zhì),實(shí)現(xiàn)了靜態(tài)乳化。
CJFQ型靜態(tài)乳化器與現(xiàn)場混裝技術(shù)的結(jié)合,促使現(xiàn)場混裝技術(shù)安全性有了質(zhì)的飛躍,但其不同于固定生產(chǎn)線,現(xiàn)場混裝炸藥要求在保證質(zhì)量的情況下,乳膠基質(zhì)粘度適中,既要減小長膠管泵送壓力,又要提高化學(xué)敏化“固泡能力”。
二、生產(chǎn)工藝
(一)配方設(shè)計
工藝配方設(shè)計理論基礎(chǔ):炸藥通常是由氧化劑(或助燃元素)和可燃劑(或可燃元素)組成的,炸藥的爆炸過程實(shí)質(zhì)上是氧化劑和可燃劑的氧化還原反應(yīng),實(shí)踐表明,只有當(dāng)可燃劑被完全氧化時,釋放的能量才最大,生產(chǎn)的有毒氣體也最少,氧平衡正是衡量炸藥或物質(zhì)所含的氧化劑用以完全氧化炸藥或物質(zhì)本身所含的可燃劑后多余還是不足的熱化學(xué)參數(shù),配方設(shè)計為零氧平衡或接近于零氧平衡。
水相材料的選擇:水相即形成乳膠體系的分散相,它是制備乳化炸藥的基礎(chǔ),基本上是硝酸銨等氧化劑加熱溶于水形成的,在炸藥中提供“正”氧,是乳化炸藥進(jìn)行氧化反應(yīng)、釋放能量的源泉。水含量對乳化炸藥的穩(wěn)定性、密度、爆炸性能都有顯著的影響。現(xiàn)場混裝炸藥一般含水量為15%-17%。
油相材料的選擇:乳化劑是乳化炸藥的關(guān)鍵組分,影響爆炸性能的好壞和儲存期長短,現(xiàn)場混裝炸藥一般選用Span-80和高分子乳化劑,Span-80分子鏈短,用它生產(chǎn)的乳化炸藥儲存短,但價格便宜,高分子乳化劑分子鏈長,它生產(chǎn)的乳化炸藥儲存期長,但價格較高,因此在滿足爆破要求的情況下,一般采用復(fù)合乳化劑,結(jié)合CJFQ型靜態(tài)乳化器的特點(diǎn),石家莊成功機(jī)電有限公司經(jīng)過一系列的技術(shù)攻關(guān),成功研制與CJFQ型靜態(tài)乳化器匹配的Ⅱ代高分子乳化劑。選擇其他液態(tài)油材料時應(yīng)遵循“熱值高,來源廣泛,價格較低,閃點(diǎn)、燃點(diǎn)較高,使用安全”的原則,柴油符合上述特點(diǎn),但成乳后,乳膠基質(zhì)表面易揮發(fā),導(dǎo)致表面一層結(jié)殼,對生產(chǎn)過程或儲存期不利,石家莊成功機(jī)電有限公司研制成功的液態(tài)油滿足上述原則,經(jīng)大量現(xiàn)場試驗(yàn)表明:表面無結(jié)殼,同復(fù)合乳化劑結(jié)合使用,儲存期長,性能好。
根據(jù)上述理論,油相配方如表1,乳膠基質(zhì)配方如表2:
(二)試驗(yàn)過程
配制水相:按配方比例要求,設(shè)定加水量,系統(tǒng)自動完成加水工作后,開啟水相蒸汽閥,水溫度達(dá)到60℃時,開啟水相投料,投料完畢后,水相溫度控制在83℃-86℃,檢測水相析晶點(diǎn)在66℃-68℃范圍時,待用;
配制油相:按配方比例要求,分別加入乳化劑和液態(tài)油,油相溫度控制在45℃-55℃范圍時,待用。
水、油相配制完畢后,預(yù)熱管道,達(dá)到工藝要求后,通知各崗位操作人員,產(chǎn)能設(shè)定為10t/h,實(shí)現(xiàn)一鍵開機(jī)生產(chǎn),設(shè)定不同的精乳流速和不同的油相配方生產(chǎn)乳膠基質(zhì),通過現(xiàn)場乳化炸藥混裝車進(jìn)行靜態(tài)敏化,分別做出樣品1-樣品9進(jìn)行對比分析,詳見下表3-表6。
(三)樣品自然儲存情況?
(四)樣品性能測試情況
分析表6中樣品自然儲存情況,樣品1、樣品2、樣品4和樣品7四個樣品自然儲存較差,樣品8和樣品9兩個樣品粘度最大,樣品3、樣品5、樣品6三個樣品自然儲存和粘度均達(dá)到預(yù)期要求。
對上述三個較好的樣品進(jìn)行乳膠基質(zhì)重復(fù)試驗(yàn),并分別載入現(xiàn)場乳化炸藥混裝車膠體儲罐,進(jìn)行敏化取樣,留取樣品10-樣品12,依據(jù)GB18095-2000中無雷管感度乳化炸藥相關(guān)要求進(jìn)行性能測試。
三、結(jié)論
(1)在精乳級流速不變的情況下,乳膠基質(zhì)的粘度、水相壓力和油相壓力隨Ⅱ代高分子乳化劑的減少而增加,說明Ⅱ代高分子乳化劑含量是影響乳膠基質(zhì)粘度的主要因素之一。
(2)在油相配方不變的情況下,乳膠基質(zhì)的粘度、水相壓力和油相壓力隨精乳級流速增加而增加,說明精乳級流速也是影響乳膠基質(zhì)粘度的主要因素之一。
(3)通過上述數(shù)據(jù)分析,CJFQ型靜態(tài)乳化器與現(xiàn)場混裝技術(shù)相結(jié)合在產(chǎn)品質(zhì)量、安全性等方面符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場混裝技術(shù)的要求,可以完全替代動態(tài)乳化器。
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作者簡介:盧燦(1981-),男,工程師,主要從事工業(yè)炸藥工藝研究。