乳化炸药连续化生产技术探讨

王明(包钢白云鄂博铁矿化工厂，内蒙古 包头 014080)

0 引言

乳化炸药和其他炸药相比，具有原材料来源广泛、防水能力强、爆炸威力大、爆炸反应完全等优势，而且爆炸之后对周围环境造成的污染比较小。近年来，乳化炸药的用量逐年增加，为我国社会经济稳健发展做出了重要贡献。但乳化炸药生产工艺复杂，影响因素众多，在生产和管理中存在很多安全隐患，任何一个细节控制不当，都会影响生产的安全性。采用连续化生产技术可在保证生产效率的基础上，提升生产的安全性。基于此，开展乳化炸药连续化生产技术的探讨研究就显得尤为必要。

1 乳化炸药概述

乳化炸药指的是一类用乳化技术制备的使氧化剂水溶液的微滴，均匀分散在含有分散气泡或者空心玻璃微珠等多孔物质的油相连续介质中，从而形成一种油包水类型的乳胶状含水工业炸药，在我国发展起步比较晚，在上世纪70年代才发展起来，最开始的乳化炸药是一种非雷管敏感炸药，在引爆时需要通过继爆药或起爆药进行引爆。随着科学技术的发展，研究出了很多的乳化炸药，不但具有雷管感度，而且还具有良好的抗水性，爆炸性能良好，安全性好，且生产成本低，是目前最具发展潜力的炸药类型这一。

2 影响乳化炸药连续化生产的主要因素

乳化炸药具有良好的工业和民用应用价值，有些生产企业为提升市场竞争力，保证乳化炸药产品具有足够的威力、较好的安全性和适宜的爆炸性能，在乳化炸药配制时经常会加入一些固体组分，如石蜡、复合蜡等，采用较小的溶剂组分和较高粘度的乳化剂来进行生产乳化炸药，使得乳胶基质的动力粘度比较高，乳化之后的冷却、敏化、装药等工艺中，使得物料运输、降温难度增加，生产效率也随之降低，是影响乳化炸药连续化生产的主要因素[1]。

国外乳化炸药生产中配方含水量非常大，通常在15%～20%之间，远远大于我国乳化炸药配方的含水量。虽然含水量提升会降低乳化炸药的雷管感度，但可通过加入适量氯酸盐或改变水相溶液的酸度进行补偿。乳化炸药连续化生产中，为降低对乳胶基质的影响，可适当提升配方的含水量，并加入适量的氯酸盐或改变水相溶液的酸度，在提升可泵性的基础上，降低乳化器生产转速，更好的保证生产安全，降低生产能耗。

3 乳化炸药连续化生产控制系统设计

乳化炸药连续化生产是一项非常复杂的工作，需要应用计算机控制系统进行分级控制，才能严格把控每个生产环节，降低生产安全隐患。需要控制系统具有较高的实时性、可靠性和传输性，可同时采集和控制大量的开关量、模拟量等。控制级计算机和监控级计算机之间可通过RS411/RS232C转换来实现。变送器和执行机构需要安装在生产现场，并通过通讯电缆和控制计算机相互连通，实现对乳化炸药连续化生产的远程监控，达到“无人值班或者少人值班”的发展要求，从而最大限度上保证乳化炸药生产的安全性。

在乳化炸药连续化生产中，需要对硝酸铵等原材料的输送量进行自动计量，可将称重变送器安装在水相溶化罐和油相溶化罐中，便于对原材料添加量进行实时称量。当物料输送质量达到规定的要求之后，自动停止送料。乳化炸药连续化生产控制系统比较复杂，需要在水相、油相以及敏化剂的通道上分别安装流量变送器和输送泵，再通过计算机系统、变频调速器等进行自动化调节控制。其中计算机用于调节和控制变送器和给定流量信号的大小，对调速器的运行频率集中控制，实现对三路配料添加比例的严格控制。而在强冷器中加装了一个温度变送器，如果测量温度过高，就自动启动抽水泵进行冷却处理，并用变频调速器控制冷却水的流量[2]。在油相溶化罐、水相溶化罐及油相储罐和水相储罐上安装温度变送器和预热气动阀，并和计算机控制系统进行连接，就能形成一个封闭的温度调节控制系统，实现对乳化炸药连续化生产温度的实时控制。在每个物料罐中都安装搅动泵，通过热继电器、接触器、空气开关等联合作用，乳化炸药连续化生产电机进行全面保护和控制，其中接触器的吸合和释放可通过计算机集中控制，从而实现对乳化炸药连续化生产全过程自动化控制。

4 乳化炸药连续化生产工艺分析

乳化炸药连续化生产过程比较复杂，涉及到的内容也比较多，为保证生产质量和生产的安全性，需要加强对各道工序的严格控制，主要包括以下几个方面：

(1)制乳连续化。在乳化炸药连续化生产中油水相制备是核心工序，主要内容是对原材料的上料、计量等进行自动控制，同时可通过控制中心集中操控，实现远程控制。将制备好的水、油相材料等先放入贮料罐中，在配料罐中继续制备原材料，从而实现制乳连续化生产，为乳化炸药连续化生产提供基础[3]。为保证制乳连续化效率，可采用先进的静态乳化器，以保证生产效率，实现产能可调可控。

(2)冷却连续化也是乳化炸药连续化生产的重要工序，其主要是通过螺杆泵来完成输送，将乳胶基质连续不断的输送给连续冷却机，实现连续冷却出料。从连续乳化机生产出来的乳化基质无需重新设置生产工序和分配工人，可直接通过进料斗，送入螺杆泵中，同时还可以在此处提前预留一个物料观察点，便于对乳化基质状态的实时观察。

(3)敏化连续化。实现乳化炸药连续化生产的关键是将冷却工序和敏化工序实现无缝对接，以提升生产的连续性和稳定性。乳化炸药生产中多采用化学敏化法，由于连续冷却机冷却后的乳胶基质需要送到连续敏化机中进行敏化处理，并将发泡剂也泵入敏化机中，再通过连续混合搅拌之后，落到输送皮带之上。如果必须采取物理敏化，则连续冷却机中出来的乳胶基质可通过另外一个管道直接进入连续混拌机中和珍珠岩充分混合。如果采用了物理和化学复合敏化技术，则冷却机出来乳化基质需要通过连续敏化机之后，再经过连续混拌机和珍珠岩充分混合。

(4)装药包装连续化。在乳化炸药连续化生产中化学敏化多采用快速发泡技术，经过快速发泡技术处理之后的乳化炸药就无需再进行恒温处理，可直接进行装药，实现了乳化制药和装药的无缝对接及处理。乳化炸药连续化生产中制药工序和装药工序之间通常通过输送带来连接，再输送带上的药体，可通过刮板向装药机中连续送药，装药机的运行数据逻辑程序软件多设置在主机PLC中央控制单元的CUP中[4]。在连续化生产中，通过控制单元，就可以使油缸活塞杆和执行机构按照程序设计要求进行升、降、退、进、推、拉等操作，形成有序的自动化连续生产。

5 提升乳化炸药连续化生产安全的措施

虽然乳化炸药安全性比较高，但在生产过程中也存在一定的安全隐患，且连续化生产对安全管控的要求更高，为保证乳化炸药连续化生产的安全性，要尽量降低乳胶基质在乳化温度下的机械敏感度，具体而言，可从以下几个方面同时入手：

5.1 选择高性能的连续乳化设备

随着科学技术的发展，乳化炸药生产设备的种类越来越多，为生产的连续性、安全性、可靠性提出更好的安全保障。常用的连续乳化设备由胶体磨、静态混合器、超声波乳化器、均化器等。现阶段，在乳化炸药连续化生产中应用最广泛乳化设备是 敞开式搅拌静态乳化系统是与敞开式的低剪切机械搅拌器结合，通过泵送经过一种精乳器(静态混合器)组成的乳胶制备系统，可以制造出具有高稳定性，纳米级的油包水型乳化物。该乳化系统由粗乳器、基质输送泵、精乳器、工艺管路及阀门组成，在粗乳器形成油包水的初乳液后，将初乳液泵入精乳器形成最终的乳胶基质。 该系统对螺杆泵设有超温、超压、介质断流等一系列安全保护措施，粗乳器出料口设置了自动阀，与基质输送泵形成连锁保护，阀门未开启时，基质输送泵不能启动，有效的防止了介质断流、泵干转运行。在基质输送泵出口管路上设置有泄爆口，在压力超过限定值时能自动泄爆。系统上安装的两套精乳器大小不同，可根据产能要求切换阀门，操作简便。

敞开式搅拌静态乳化系统既可适用于高温型乳化炸药的生产线和中、低温型乳化炸药生产线，又适用于现场混装型乳胶基质地面站。应用敞开式搅拌静态乳化系统乳化后无温升，确保电能、机械能全部转化成乳化能，从根本上消除了传统定转子式的机械转动式乳化器所产生的热积累带来的不安全因素。

5.2 合理选择冷却方式

在乳化炸药连续化生产中冷却问题是限制生产水平提升的关键问题，主要原因是乳化炸药连续化生产采用了先冷却后装药的冷却工艺，乳化基质冷却难度大，虽然对此方面进行了很多研究和试验论证，但取得效果还不够理想。可借助国外发达国家乳化炸药连续化生产工艺，采用乳胶基质高温敏化和高温装药的方法，将乳化炸药装入纸筒药卷中，通过空气进行冷却。塑料包装的乳化炸药，可通过喷淋冷水的方法加快冷却速度。

5.3 加大自动装药机应用推广力度

就目前我国乳化炸药连续化生产现状而言，多数乳化炸药生产企业选择了半自动装药机，生产效率比较低，增加了工人的劳动强度，连续化生产效率较低，不利于乳化炸药连续化生产工艺先进性的提升。为解决这一问题，需要加大自动装药机的应用力度，比如：水胶炸药KP自动装药机就是比较先进的装药设备[6]。乳化炸药在交联迟滞剂的作用下，内粘度比较小，具有很强的流动性，直接采用KP自动装药机难度较大，需要进行适当的改进处理，以满足连续化、自动化生产的需求。目前已经有一些企业开始对KP自动装药机进行升级改造，改造完成之后，必然会推动我国乳化炸药连续化生产向前迈出巨大一步，甚至会一跃成为全球乳化炸药生产强国。

5.4 加大微机控制技术的应用力度

在乳化炸药连续化生产中，难度最大的环节是如何精确控制油相和水箱的加入量，目前多采用柱塞式计量泵进行定量分析，在计量泵的后端可安装流量计，对添加量进行严格控制，但如果流量计发生故障，就会给乳化炸药连续化生产造成严重后果。为解决这一问题，可加大自动化控制系统的应用力度，保证基质乳化质量。

6 结语

综上所述，本文结合理论实践，探讨了乳化炸药连续化生产技术，探讨结果表明，连续化生产是乳化炸药生产发生的主要趋势，也是衡量我国工业炸药发展水平的主要指标。经过多年的发展和研究，很多新技术、新设备、新工艺被广泛应用在乳化炸药生产中，为乳化炸药连续化、自动化、智能化生产提供了新的技术支持，促使我国乳化炸药生产事业稳健发展。