静态乳化应用于现场混装技术的研究

【摘要】静态乳化器应用于现场混装技术领域，替代了动态乳化器，在国内外属于首次应用，其具有本质安全性，本文通过试验，解决了现场混装技术对乳胶基质粘度和储存期的高标准要求。

【关键词】静态乳化  乳胶基质  储存期  现场混装技术

一、引言

工业和信息化部关于《民爆爆炸物品行业技术进步的指导意见》中明确鼓励工业炸药生产方式由固定地面生产线向现场混装作业方式发展，随着我国经济的快速发展，尤其是基础建设的蓬勃发展，现场混装炸药已成为当前工业炸药发展的主流方向，应用现场混装炸药可实现生产、销售、爆破一体化作业模式。但国内外现场混装主流乳化技术均为动态乳化器乳化，安全隐患明显，为提高现场混装设备的安全性，石家庄成功机电有限公司将已经成功应用于固定生产线的CJFQ型静态乳化器（如右图），再次寻求突破，应用于现场混装技术，立足于实现本质安全，其采用射流、湍流和富油乳化原理，油相从初乳段的轴向进入，水相从径向、分次进入五级内芯腔，二者形成初乳混合物，再经精乳段形成乳胶基质，实现了静态乳化。

CJFQ型静态乳化器与现场混装技术的结合，促使现场混装技术安全性有了质的飞跃，但其不同于固定生产线，现场混装炸药要求在保证质量的情况下，乳胶基质粘度适中，既要减小长胶管泵送压力，又要提高化学敏化“固泡能力”。

二、生产工艺

（一）配方设计

工艺配方设计理论基础：炸药通常是由氧化剂（或助燃元素）和可燃剂（或可燃元素）组成的，炸药的爆炸过程实质上是氧化剂和可燃剂的氧化还原反应，实践表明，只有当可燃剂被完全氧化时，释放的能量才最大，生产的有毒气体也最少，氧平衡正是衡量炸药或物质所含的氧化剂用以完全氧化炸药或物质本身所含的可燃剂后多余还是不足的热化学参数，配方设計为零氧平衡或接近于零氧平衡。

水相材料的选择：水相即形成乳胶体系的分散相，它是制备乳化炸药的基础，基本上是硝酸铵等氧化剂加热溶于水形成的，在炸药中提供“正”氧，是乳化炸药进行氧化反应、释放能量的源泉。水含量对乳化炸药的稳定性、密度、爆炸性能都有显著的影响。现场混装炸药一般含水量为15%-17%。

油相材料的选择：乳化剂是乳化炸药的关键组分，影响爆炸性能的好坏和储存期长短，现场混装炸药一般选用Span-80和高分子乳化剂，Span-80分子链短，用它生产的乳化炸药储存短，但价格便宜，高分子乳化剂分子链长，它生产的乳化炸药储存期长，但价格较高，因此在满足爆破要求的情况下，一般采用复合乳化剂，结合CJFQ型静态乳化器的特点，石家庄成功机电有限公司经过一系列的技术攻关，成功研制与CJFQ型静态乳化器匹配的Ⅱ代高分子乳化剂。选择其他液态油材料时应遵循“热值高，来源广泛，价格较低，闪点、燃点较高，使用安全”的原则，柴油符合上述特点，但成乳后，乳胶基质表面易挥发，导致表面一层结壳，对生产过程或储存期不利，石家庄成功机电有限公司研制成功的液态油满足上述原则，经大量现场试验表明：表面无结壳，同复合乳化剂结合使用，储存期长，性能好。

根据上述理论，油相配方如表1，乳胶基质配方如表2：

（二）试验过程

配制水相：按配方比例要求，设定加水量，系统自动完成加水工作后，开启水相蒸汽阀，水温度达到60℃时，开启水相投料，投料完毕后，水相温度控制在83℃-86℃，检测水相析晶点在66℃-68℃范围时，待用;

配制油相：按配方比例要求，分别加入乳化剂和液态油，油相温度控制在45℃-55℃范围时，待用。

水、油相配制完毕后，预热管道，达到工艺要求后，通知各岗位操作人员，产能设定为10t/h，实现一键开机生产，设定不同的精乳流速和不同的油相配方生产乳胶基质，通过现场乳化炸药混装车进行静态敏化，分别做出样品1-样品9进行对比分析，详见下表3-表6。

（三）样品自然储存情况 

（四）样品性能测试情况

分析表6中样品自然储存情况，样品1、样品2、样品4和样品7四个样品自然储存较差，样品8和样品9两个样品粘度最大，样品3、样品5、样品6三个样品自然储存和粘度均达到预期要求。

对上述三个较好的样品进行乳胶基质重复试验，并分别载入现场乳化炸药混装车胶体储罐，进行敏化取样，留取样品10-样品12，依据GB18095-2000中无雷管感度乳化炸药相关要求进行性能测试。

三、结论

（1）在精乳级流速不变的情况下，乳胶基质的粘度、水相压力和油相压力随Ⅱ代高分子乳化剂的减少而增加，说明Ⅱ代高分子乳化剂含量是影响乳胶基质粘度的主要因素之一。

（2）在油相配方不变的情况下，乳胶基质的粘度、水相压力和油相压力随精乳级流速增加而增加，说明精乳级流速也是影响乳胶基质粘度的主要因素之一。

（3）通过上述数据分析，CJFQ型静态乳化器与现场混装技术相结合在产品质量、安全性等方面符合相关国家标准和现场混装技术的要求，可以完全替代动态乳化器。

参考文献：

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作者简介：卢灿（1981-），男，工程师，主要从事工业炸药工艺研究。