液铵代替溶解固体硝酸铵生产乳化炸药的综合效益

周志同+李文武+王永明+薛占山

摘 要：利用硝酸铵水溶液生产乳化炸药代替在乳化炸药生产厂家溶解固态硝酸铵颗粒生产乳化炸药已是国内外民爆行业降本增效的首选。该先进工艺既减少了固态硝酸铵颗粒生产厂家从液态硝酸铵的蒸发、结晶、造粒、包装等技术工序，又减少了乳化炸药生产厂家拆包、破碎、加热溶解固态硝酸铵的所有过程。本文从两种生产工序的对比分析，探讨其带来的综合效益。

关键词：乳化炸药；综合效益；液铵应用；乳胶基质

中图分类号：TQ560.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）21-0195-02

1 引言

神华准能集团有限责任公司炸药厂（以下简称炸药厂）是神华准能集团公司下属的生产单位，主要生产散装铵油炸药和乳化炸药，该生产采用现场混装工艺，经营管理模式为自产自用，即为黑岱沟露天煤矿和哈尔乌素露天煤矿提供炸药生产和爆破一体化服务，是神华准能集团有限责任公司露天煤矿开采产业链的中间环节。目前炸药生产许可能力为14.5万吨/年（其中铵油炸药11.5万吨/年，乳化炸药3万吨/年），建有两条现场混装铵油炸药生产线、一条现场混装乳胶基质地面制备站，共有现场混装粒状铵油炸药车17台，现场混装多功能炸药车9台，爆破器材库共建有14个库房，共可储存雷管105万发，导爆索40万米，起爆具30吨，成品炸药20吨。随着国家节能减排战略的逐步实施，越来越多的民爆企业开始尝试使用液态硝酸铵为原料制备乳化炸药。为提升炸药厂降本增效管理水平，结合自身生产实际，2014年8月份，炸药厂完成了利用硝酸铵水溶液代替多孔粒状硝酸铵溶解生产乳化炸药生产工艺和生产设备的彻底改造。逐步应用了“用硝酸铵水溶液代替多孔硝酸铵溶解生产乳化炸药”的新技术。

2 乳化炸药的生产设备与生产工艺

2.1 生产设备

2.1.1 乳胶基质生产设备

液态硝酸铵运输车硝酸铵的破碎及输送系统、硝酸铵溶解系统，硝酸铵溶液储存罐、柠檬酸添加系统、油相储存罐、乳化系统、螺杆泵、乳胶基质储存系统、工艺热水系统、空气压缩系统、密封水系统等。

2.1.2 现场炸药的混制设备

乳化炸药生产采用现场混装炸药车（多功能混装炸药车），一套车载现场混装炸药生产装置。混装车载生产装置有不同的罐和料箱、螺旋杆、泵、液压系统、电气控制及信息采集上传系统组成。

2.2 生产工艺

2.2.1 乳胶基质制备的生产工艺

（1）乳胶基质生产工艺（改造前）。硝酸铵生产厂家通过硝酸和氨中和反应生成约88%-92%的硝酸铵溶液，经过蒸发、减压结晶、脱水、造粒后生产出固体硝酸铵颗粒，包装成吨袋硝酸铵运输到乳化炸药生产厂家，乳化炸药生产厂家经过对固态硝酸铵上料、破碎、溶解、加热环节，（工艺热水批次量为3000kg，温度70±5℃，依次启动搅拌器、螺旋输送机和破碎机，批次投料量为11吨，多孔粒状硝酸铵输送均匀，溶解过程中罐内温度高于40℃，才能具备氧化溶液的配制条件。操作工按照配方量依次添加柠檬酸、硫脲、碳酸钠，添加间隔为十分钟；添加过程中不断搅拌。氧化溶液达到动态平衡后检测PH值、析晶点和温度，以达到工艺要求（PH值3.9±1、析晶点60±1℃、温度70±5℃）。将配制好的符合工艺要求的氧化剂溶液和符合工艺要求复合油相（50±5℃）溶液按照92.0%：8.0%的比例连续输入到乳化搅拌罐内搅拌（转速600-650转/分），形成初乳，经螺杆泵泵送通过静态乳化器生产出无雷管感度的乳胶基质，并储存在乳胶基质储存罐。改造前乳胶基质制备工艺见图1，现场上料作业见图2。

（2）乳胶基质生产工艺（改造后）。硝酸铵厂家生产出的液态硝酸铵（浓度为88%-92%、温度为110-130℃、PH值5.5-6.5）通过液铵运输车直接运输到乳化炸药生产厂家，液铵通过软管快速接头连接输入溶液配制罐，依次加入工艺水、柠檬酸、硫脲、碳酸钠等，配制出符合工艺要求的氧化溶液，再通过下一个工艺过程生产出合格的乳胶基质，储存在乳胶基质储存罐。改造后乳胶基质工艺制备见图3，使用液铵生产乳胶基质见图4。

2.2.2 现场炸药混装工艺

多功能现场混装炸药车在炸药厂区内将原料（包括乳胶基质，多孔硝酸铵，敏化剂，润滑水）分别装入各自独立的储存料箱，驶入爆破作业区，在药即将装入炮孔之前，操作工按照根据乳化炸药配比得到的校准数据表提供的各组份的转速、流量等数据，在驾驶室内操作控制盘上设置好输药螺旋和乳胶基质泵的转速，敏化剂和润滑水的流量，炮孔内所需要药量，点击系统运行开始后开始装药，装药结束后自动停止，装药过程中操作工时刻观察各仪器仪表的指示状态，发现数据偏离正常值可以通过电器控制液压系统各个动力驱动元件及时调控，达到控制炸药产品质量的目的。整个装药过程都的动态数据，单孔装药量和累计装药量都会被显示屏准确的记录，以备查阅和监控。升级后的生产系统，炸药出料口还装有炸药外观监视系统，供操作工及技术人员随時监控。车载信息上传系统将乳化炸药的产量同步上传到国家工业信息化部。这也是民爆行业响应国家对炸药生产量控制的一项具体措施。现场混装炸药车生产乳化炸药见图5。

3 对比分析

通过改造前后生产工艺对比图（从图1和图3中虚线圈起来部分）对比可以看出：溶解多孔硝酸铵完成氧化溶液配制前需要10道工序才能完成的准备工作，直接利用液铵输送到完成氧化溶液制备仅需要2道工序就可以完成。我们也发现：硝酸铵生产厂家将液铵通过蒸发、结晶、造粒、包装、运输给乳化炸药生产企业，乳化炸药生产企业接收后再将多孔粒状硝酸铵经过上料、破碎、溶解、加热等工序变成液态硝酸铵正好完成了一个不必要的可逆过程，中间过程需要大量的人力、物力、电力、机械能等不必要的能源供给，由于硝酸铵厂家蒸发、结晶、冷却造粒等工序需要消耗大量的蒸汽。而硝酸铵溶解过程是一个吸热反应，这也需要乳化炸药生产企业利用大量的蒸汽来加热。而改造后的工艺除了氧化溶液放置时间稍差外，对乳胶基质和乳化炸药性质没有任何的影响。改造前后生产出来的乳胶基质及乳化炸药性质对比见表1。endprint

4 综合效益

4.1 安全效益

安全是企业生存的基本条件，一个企业没有安全就会面临停产停业，改造之后减少8个生产工序，实际上变向的减少了中间很多复杂的安全环节，从化工安全风险评估的角度来说，就减少了人、机、环、管等许多方面的安全风险，安全风险降低到了最小，无疑增加了安全系数。从包装、拆装、上料等工序的角度来看，减少了人直接与物料或机械接触的时间，大大降低了人的安全风险，也符合“在增强和保证全线安全保障的同时，最大限度地减少固定工作人员”的要求，真正做到了企业以人为本的安全理念。硝酸铵的道路运输由固体改为液体，也降低了固体因撞击，机械等外力作用发生燃烧、爆炸的可能性。

4.2 經济效益

（1）能源方面：每年用于溶解加热固态硝酸铵的锅炉房蒸汽用量，折合成标准用煤2000吨，节约燃煤成本约20多万元。（2）由于硝酸铵生产企业减少了蒸发、结晶、造粒、包装等工序，降低了车间的运行成本，每吨液态硝酸铵折合成标准价节省40元。（3）直接经济利益：乳化炸药生产厂家在液态硝酸铵投入使用后，去除了固体硝酸铵加热溶解的过程，生产车间只需要少量的热能对硝酸铵水溶液进行保温。该项目对乳化炸药生产工艺系统的改造及设备购置、安装、调试仅投资50万元，预计每年可节约乳化炸药生产成本400万元。由燃煤锅炉改造为无人值守的电锅炉，减少司炉工十余人，每年可节约人工成本200万元。以炸药厂2015年推算，共计使用液态硝酸铵0.6万吨，节约生产成本24万元，各项合计节约成本258万元。

4.3 社会效益

乳化炸药生产使用液态硝酸铵后，除去了由于液态硝酸铵经过蒸发、结晶、造粒这些过程中会产生有毒有害气体对环境和人类危害；可溶性气体随着水分一起蒸发到空气中，对化工企业周围的植物和动物直接的伤害也随之而去；避免了包装、拆包过程同样有固体颗粒或生产性粉尘散发到作业环境中，有效的减少了由于上料、破碎、溶解过程中机器产生的噪音；对硝酸铵生产厂家和乳化炸药生产厂家的操作人员的职业健康也是一种很好的保证。拆包工序所留下的硝酸铵包装袋被回收再利用过程中清洗、热溶再制造过程对环境产生的负面影响大大减小。

5 结论与展望

该技术投入使用后，不需要大量的蒸汽来加热溶解多孔硝酸铵颗粒，大大降低乳胶基质生产对锅炉蒸汽消耗与依赖，彻底解决了加热时供热锅炉蒸汽不足影响生产效率的问题，将原有的锅炉房人工职守供热蒸汽锅炉改造为无人职守的电加热自动化锅炉，减少司炉工十余人，节约了人工成本，将乳化炸药生产效率较原来提高1倍多。乳化炸药日产量达到180多吨，改造后使硝酸铵每吨生产成本降低260多元。该应用彻底解决了季节性降雨引起的两矿对乳化炸药需求量不均衡和锅炉房定期维护保养停止供蒸汽造成乳化炸药产能不均的难题，这一新工艺应用成为炸药厂及至整个民爆行业降本增效的新亮点。然而，液态硝酸铵溶液在高温运输过程中保温措施和解决高浓度溶液的结晶问题需要民爆行业的专家们进一步研究解决。

参考文献

[1]宋日.技术创新对企业安全生产降本提效的作用[J].露天采矿技术，2016，31（4）：93-96.

[2]薛占山，李玉清，王永德.露天煤矿高台阶抛掷爆破中多种炸药的配合应用[J].露天采矿技术，2013，（7）：19-21.

[3]徐德安.液态硝酸铵直接应用于工业炸药生产的效益分析[J].爆破器材，2011，（1）：32-34.

[4]王建英，李文武，武轩等.柠檬酸在乳胶基质制备中的研究与应用[J].中国化工贸易.2014，（35）：46-47.

[5]苗涛，刘大维，陈曦.乳化炸药水相溶液不同制备方式的对比分析[J].矿业研究与开发，2014，34（7）：96-99.

[6]李次军.液态硝酸铵在乳化炸药生产工艺中的应用[J].福建建材，2014，（10）：94-96.endprint