1、粉状乳化炸药生产过程中的问题讨论王 俊湖北天神实业股份有限公司（湖北 442500）【摘要】本文从目前粉状乳化炸药的生产实际中从炸药的爆炸原理和生产工艺的角度进行探讨对生产和预防安全事故提出了一些见解。结果表明合理的完善生产工艺，和正确工艺操作是保证质量和安全生产的关键。【关键词】粉状乳化炸药，生产工艺，安全生产，预防措施1 引言粉状乳化炸药是一种粉状（抗水型）含水工业炸药，它是以硝酸铵为主的氧化剂水溶液构成分散相与矿物油及其它可燃剂的油类材质构成的连续介质，经过乳化形成的一种油包水型的乳胶基质，将乳胶基质经喷雾成粉工艺制成的粉末状的乳化炸药。众所周知，作为含水炸药的粉状乳化炸药保持乳化炸药的
2、高爆速、高猛度；而且由于干燥过程中去掉乳胶基质中的部分水分的使粉状乳化炸药的做功能力高于乳化炸药，同时具有较高的“实用感度”和较低的“危险感度”。后一感度表明乳化炸药在制造和使用时有其安全的一面，但是，2004年2月22日河北易县，2005年4月21日重庆綦江两化工厂粉状乳化生产线在生产过程中发生了重大的爆炸事故，生产线几乎全部炸毁，伤亡惨重，付出了血的代价。表明粉状乳化炸药生产过程中存在相当程度的潜在爆炸危险性，所以，为了避免安全事故的发生，在安全生产方面应保证合理完善的生产工艺及正确的工艺操作，使之工艺更加完善，生产过程趋向自动化，连续化方向发展。所以，正确认识粉状乳化炸药的乳化机理，基质
3、感度，工艺技术处理等问题，对安全生产是非常有意义。2 粉状乳化炸药爆炸的基本原理粉状乳化炸药的爆轰属非理想爆轰，它吸收了乳化炸药各组分间以准分子混合的优点，并引入喷雾制粉干燥工艺，使乳化基质在制造过程中通过工艺条件的控制来达到控制炸药的粒度和水分。这二者的结合，较好的满足工业炸药非理想爆轰转播过程所应具备的条件，从而制造出具有良好爆炸性能的粉状乳化炸药。炸药就其性能而言是一种危险物质，在一定条件下可被激发进行快速的化学反应，导致燃烧或燃烧转爆轰。能引起炸药起爆炸反应的能量有：热、机械能（摩擦和撞击）、冲击波、激光、雷电等。总的来说，激发粉状乳化炸药爆轰的机理是热机理，在外界能量的作用下都最终转
4、化热作用，而在炸药的局部区域表现出来，这就是热点学说。即当炸药受到外界能量的作用时，在局部的区域内绝热压缩形成热点，并发生化学反应，同时放出大量的热，放出的热量使炸药反应速度迅速增加，但当热点的数目足够的多，尺寸足够的大，热点的温度升高到爆发点后，就可以在热点附近激发炸药爆炸，最后引起部分炸药乃至整个炸药爆炸。下列外界条件是导致热点形成的原因：1) 炸药中含有的微小气泡（气体或蒸汽）在受到冲击波作用时的绝热压缩；2) 由于冲击波经过时炸药质点间或薄层间的运动速度不同而发生摩擦或变形：3) 爆炸气体产物渗透到炸药颗粒间的空隙而是炸药颗粒表面加热：4) 冲击波在炸药中产生的流体动力学现象，如射流作
5、用，飞溅碰撞，导致空穴；5) 在冲击波作用下炸药发生层裂、相变、相互碰撞形成热点;6) 雷电等火花放电;7) 在机械作用下炸药层或晶体间的局部绝热剪切，摩擦；8) 位于撞击表面处颗粒的粘性加热。3 粉状乳化炸药的制造工艺粉状的工艺主要分为两个阶段：第一，制备乳化基质；第二，将乳胶基质制成粉状乳化炸药。工艺流程图如下：油相材料水氧化剂乳化剂溶化熔化乳化制粉包装3.1 制备乳胶基质在粉状乳化的生产工艺中，我们所讨论中配方不含单体炸药，设备为粗乳器和精乳器。3.1.1 基质的感度粉状乳化炸药的乳化基质属微乳化结构，内分散相的质点都很小（小于0.1微米），而且大小均匀，稳定性极高。但是它具有一定量的、
6、足以形成热点的气泡。这是由于在乳化时物料与空气接触而不可避免的混入少量的气体。在乳化过程中，气体一部分逸散，一部分因胶体的粘度逐渐增加而滞留于基质中，又由于高速的搅拌而成微细分散。此时胶体基质实际已成了机械充气敏化的炸药，搅拌时间越长，气体越分散。此时的高温的乳化基质已经具有了一定的爆轰感度，如有足够能量存在或产生、过热、机械撞击、摩擦、静电、雷电等，一旦达到基质的爆发点，将立即引发敏感的基质，酿成严重的后果。因此，在乳化炸药生产过程中，应重点注意以下三方面的问题:一是严禁粗乳器和精乳器空机运转，尽量减少气体的引入，避免基质机械充气而敏化；二是严禁循环水量小或断流，热交换失控，导致基质温度过高
7、而使起爆感度和传爆能力提高，基质敏感性增加；三是采取有效的措施，防止各种可能产生的能量向基质迅速，剧烈的释放。3.1.2 粗乳器和精乳器的正常运行是保证安全生产的关键粗乳和精乳都是在油相泵和水相泵以一定的压力将高温的油相和水相一定的比例同时送入，先经粗乳器粗乳，再经精乳器精乳，它们都是靠叶轮在很小的空间里高速旋转产生的离心力和剪切力使分散相达到磨碎微粒化，这是一种连续化的乳化的方式，其工作效率常为1000_1800Kg/h。在生产过程中，粗乳器和精乳器都是高速运行的设备，物料是在高温下混合，要保证粗乳器和精乳器的正常运行必须注意以下几点：1. 物料要充分溶（熔）化，而且要保温在工艺规定的范围之
8、内，以便物料在粗乳器和精乳器中充分的乳化。若油相温度偏低，则其粘度增大，在乳化时就不能充分包覆水相的小液滴，若水相的温度偏低，溶化了的硝酸铵就易结晶，堵塞管道，就会造成紧急停车。若温度偏高，就给安全带来隐患。2. 物料应严格进行过滤，确保料液在进入粗乳器和精乳器时无任何杂质，尤其是金属杂质，保证设备正常运行。由于粗乳器和精乳器的叶轮的缝隙都很小，若过滤不好，料液混入金属等硬质异物都会导致粗乳和精乳设备聚集和并发能量，若能量达到基质的激发能时就会发生爆炸。3. 保证水循环管道畅通，已达到热量充分交换的目的，也是保证安全生产的一个重要因素。由于工业用水大多都未经过净化处理，硬度大，在用热水循环时管
9、道极易形成水垢，堵塞管道，减小水流，水量就达不到要求，就无法进行正常的生产。4. 设备定期检修，确保完好，也是保证安全生产的一个重要前提，尤其是精乳器和粗乳器，定期清理管道，确保水路畅通。3.2 乳胶基质的制粉粉状乳化炸药的制粉过程是乳胶基质失水干燥的过程。乳胶基质是一种高粘度的非牛顿流体。用喷雾制粉工艺将其制备成粉状工业炸药。3.2.1 制粉工序的安全性 喷雾制粉技术的基本原理时采用三流喷枪高温喷雾的方法进行制粉，首先通过喷枪将规定温度范围内的乳胶基质在喷雾塔内雾化成微滴，与此同时向塔内输送冷干空气，微滴在塔中与冷干空气接触，热量以对流的方式由基质微滴传递给冷干空气，微滴被迅速降温结晶后水分
10、被脱出的进入冷干空气中，随空气流出干燥塔。经过23s的冷却和干燥过程即得到具有高度均匀油包晶体微观结构的水分含量符合要求的颗粒中具有微气泡的岩石粉状乳化炸药。整个过程涉及到基质的输送、雾化、传热、传质以及气固相分离等过程。物料的雾化是该技术的核心。由于乳化基质是由氧化剂和可燃剂经过乳化形成的粘稠状的非牛顿流体，是一种爆炸物。因此采用雾化形式既要保证安全，同时又可以控制产品的质量时该工序的关键。目前主要有三种方法制备粉状乳化炸药,它们是：旋转闪蒸成粉法、喷雾成粉法、机械成粉法。但大多采用的是喷雾成粉法。无论采用哪种方法，都会涉及到粉状乳化炸药的粉尘爆炸安全性的问题。粉状乳化炸药的粉尘是一中自供氧
11、粉尘，具有较低的机械感度；良好的安全性；对热作用不敏感；静电积累和静电感度小；其粉尘具有较高的最小点火能和较小粉尘爆炸区间。以上的实验结果表明，粉状乳化炸药爆炸的危险性小，这主要是硝酸铵燃烧性能较差点火困难所致。但从其爆炸性能参数来看，更象非自供氧粉尘，若用雷管起爆发生爆轰，其爆炸威力就可想而知。3.2.2 制粉工艺中的问题控制3.2.2.1 保证基质泵至喷枪的管道的畅通是基质制粉的关键保证基质泵到喷枪的管道畅通是基质制粉的关键，原因是在基质泵输送基质的过程中，基质泵的内套的橡皮经常会被定子旋转而割掉，随基质流到喷枪口，堵塞枪头。导致输送管道压力剧增，给安全造成了极大的隐患，为了安全生产的正常
12、进行，开班前必须先检查枪头是否有杂物堵塞，待清理干净后再开始生产。3.2.2.2 保证炸药输送管道畅通也是安全生产的重要因素在喷雾制粉时，蒸汽压力必须达到4MPa才能保证喷枪内高压空气的温度达到120℃，才能保证乳胶基质充分雾化干燥。若蒸汽压力偏低，高压空气温度就偏低，乳胶基质在雾化干燥过程中，水分就不能达到低于3%的要求。这样就有大量炸药粒子沉降在管道中，堵塞管道：一则导致生产中途停止，二则给安全生产造成极大的潜在隐患，三则给清理残药造成了极大的困难。为了时安全生产能顺利的进行，每班开产前必须对输料管道进行清理，每周对微尘管道进行清理一次。所以保证管道畅通也是保证安全生产的重要因
13、素。4 结论在国内已相继建成一定数量的粉状乳化炸药生产线，其无论在质量上还时在安全上都出现了一定程度上的事故，尤其在安全上，2004年河北的“222”和2005年重庆的“421”特大事故，说明粉状乳化炸药生产过程中确有潜在技安问题，尚未被从业人员所认识，再加上粉状乳化炸药的小包装装药至今尚未彻底解决，给生产企业带来极大损失。从安全角度上来看，应吸取事故教训，避免重蹈覆辙，强化技安教育，澄清一些错误认识，以利能进一步辨识所选工艺的不利因素，并从事故案例中获得教益，找出防治对策。所以说，合理的完善生产工艺和正确的工艺操作是保证质量安全生产的关键。本文在定稿前得到了南京理工大学俞明熊教授的指导，在此深表感谢！参考文献1. 黄寅生 炸药理论 南京理工大学出版 2001。82. 吕春绪等 工业炸药理论 北京 兵器工业出版社 2003.33. 张兴明，倪欧琪 粉状乳化炸药的生产的技术、生产工艺和设备的改进 中国民用爆破器材学会第六届年会论文集 2004.44. 倪欧琪 俞明熊 粉状乳化炸药的研究与发展爆破器材 2000.（2 ）
