改善连续液混式生产膨化硝铵炸药流散性的技术措施

粟春燕(怀化南岭民用爆破服务有限公司，湖南 怀化 419102)

0 引言

膨化硝铵炸药和其他炸药相比，具有成本低、无毒、性能优良、便于使用等优点，可很好的应用在很多领域。但在生产膨化硝铵炸药时，然后膨化效果欠佳，会出现易吸湿、易结块、流散性差，如果情况严重，甚至会发生拒绝爆炸等问题。为提升膨化硝铵炸药生产质量，保证使用安全性，开展改善膨化硝铵炸药流散性的技术途径分析研究就显得尤为必要。

1 连续液混式膨化硝铵炸药的生产工艺、特点和危险特性

连续液混式膨化硝铵炸药的主要工艺是：配制好的水相和油相分别通过螺杆泵泵送至动态混合器内混合，混合均匀后经喷射泵进入膨化结晶机内连续膨化结晶。膨化后的膨化铵油混合物再与定量好的木粉进行混合后，通过螺旋输送到膨化硝铵粉碎机中进行粉碎，再经螺旋式三料混药器进一步混合得到半成品。连续膨化硝铵炸药是一种呈现粉末状的爆炸性机械混合物，是目前应用最广泛的工业炸药品种，具有中等威力和一定的敏感性，具有明显的吸湿性和结块性。受潮之后，此种炸药的敏感性及威力都会大幅度降低，并释放出一定的毒气，在机械、热、电、光的作用下都能起爆，在常温下是稳定的，对打击、碰撞、摩擦等是不够敏感。但是在高温、高压或者被氧化的前提下会发生爆炸，在生产、存储、运输、使用等环节都有严格的规定。

2 影响硝铵膨化效果的主要因素和处理对策

硝酸铵、一体化油相是组合膨化硝铵炸药的主要原材料，因此，两者的铵油混合物的膨化效果，直接关系到膨化硝铵炸药的总体质量。影响铵油混合物膨化效果的因素，主要体现四个方面，包括真空度、一体化油相材料及其中的膨化剂、硝酸铵溶液的浓度和温度。只有控制好这四个影响因素，才能生产出高质量、高标准的膨化硝酸铵，保证膨化硝铵炸药的质量。

2.1 真空度

真空度是影响膨化硝酸铵质量的主要因素，这是因为真空度越大，则硝酸铵溶液沸点下降速度就越快，重结晶的速度也就更快，抽真空的时间越短，则生产效率就越高。但在具体生产中，真空度越高，对设备性能的要求就更高，需要综合考虑设备因素。硝酸铵在膨化过程中，真空度通常需要控制在0.09 MPa以上。在具体生产中，真空度不仅仅密封的效果相关，而且会影响循环水的温度。水的温度越高，则水的饱和蒸汽压也就越高，致使整个生产体系的真空度下降。所以，在具体生产中，必须严格控制循环水的流量，如果流量过小，会导致循环水的温度升高，影响真空度。但水量也不能太高，否则会引起溢流浪费问题。通常将循环水的流量控制在12～15 t/h之间效果最佳，保证循环水的温度不超过40 ℃。

2.2 膨化剂及一体化油相材料

连续液混式的膨化剂是直接添加到在一体化油相材料里的，膨化剂在硝酸铵生产中主要起着改善硝酸铵性能的作用，应用合适的膨胀剂，能够降低硝酸膨化时溶液中的表面张力，促使气泡更好的形成，提升膨化硝酸铵的堆积密度，以获得更好的膨化效果。如果膨胀剂加入量过小，就难以起到良好的膨化效果。但膨化剂加量过大，会增加雷管的敏感度，不利于生产的安全性。所以，在具体生产过程中，需要选择科学合理的膨化剂，才能提升膨化效果，以减少无效大气泡，增加有效的微气泡。硝酸铵饱和溶液中复合型离子表面活化剂具有很好的相互增效作用，而且通过复合表面活性剂处理的硝酸铵抗破坏力最强，抵抗结块的性能也更加优异。所以，在具体生产中，可选择复合型离子表面活性剂作为膨胀剂，加入量在一体化油相材料里控制在4%左右，取得的效果最佳。

2.3 硝酸铵溶液的浓度和温度

膨化铵油混合物的膨化可看作是硝酸铵饱和溶液在表面活性剂的作用下，发生真空结晶的过程。而晶体析出与饱和溶液的浓度、温度等有很大关系。比如在特定的真空条件下，随着温度的升高，饱和溶液的气液平衡也会被打破，溶液中的水分会被快速蒸发，促使溶液进入饱和状态，晶体被逐步析出。硝酸铵饱和溶液的浓度为92%～93%，温度在120～130 ℃之间时生产效果最佳，浓度越高，溶解度也就越高，形成的膨化硝铵的浓度也会非常高，使得膨化硝酸很强的塑性，会增大硬化结块发生的概率。而如果温度过低，硝酸铵溶液中的含水量就会比较高，要想达到膨化后的铵油混合物的水分小于0.15%要求，则比较困难。水分过高，会增大硬化结块发生的概率。

3 致使膨化硝铵炸药流散性差的原因

3.1 含水量

在湿度不超过65%，温度在28 ℃左右的环境下，控制药粉的温度低于45 ℃，膨化真空度在0.094 MPa左右。如果膨化硝铵的含水量为0.13%，则生产的炸药流散性为：发粘，手握成团，用力抖动也不会发生松散；如果将含水量减少到0.1%，则生产的炸药流散性为：手握成团，用力抖动稍微发生松散；继续降低含水量到0.08%，则生产的炸药流散性为：手握成团，稍微抖动就会发生松散；继续降低含水量到0.06%，膨化时间增加到8 min，筛晾时间减少为4 min，则生产的炸药流散性为：手握不易成团，比较松散[1]。从这几组数据中可以看出，适当延长膨化时间，可有效降低膨化硝铵的含水量，改善膨化硝铵炸药流散性。但如果含水量降低到0.06%以下，膨化时间比较长，影响生产效率，增加膨化硝铵炸药出料的难度，提升设备运行负荷及维护的工作量。

3.2 温度

同样是在湿度不超过65%，温度在28 ℃左右的环境下，控制药粉的温度低于45 ℃，膨化真空度在0.094 MPa左右。当硝铵溶解的温度为126 ℃，膨化铵油混合物出料温度为111℃，膨化硝铵炸药流散性为：发粘，手握成团；当硝铵溶解的温度为123 ℃，膨化铵油混合物出料温度为105 ℃时，膨化硝铵炸药流散性为：手握成团，用力抖动稍微松散；当硝铵溶解的温度为120 ℃，膨化铵油混合物出料温度为100 ℃，膨化硝铵炸药流散性为：手握成团，稍微用力抖动就松散；当硝铵溶解的温度为115 ℃，膨化铵油混合物出料温度为95℃，膨化硝铵炸药流散性为：松散严重，手握不易成团[2]。从这四组数据中可以看出，硝酸铵溶解温度越高，则膨化铵油混合物出料的温度也越高，生产的膨化硝铵炸药，黏度大，而且在输送和轮碾混药时会增加吸湿能力，致使膨化硝铵炸药的含水量增加，降低炸药的流散性。

4 改善膨化硝铵炸药流散性的技术措施

对膨化硝铵炸药而言，流散性是衡量膨化硝铵炸药质量的主要指标，流散性是粉状物质特有的一种属性，致使膨化硝铵炸药流散性比较差的原因比较多，如：膨化效果、含水量、温度、一体化油相材料及其中的膨化剂等。从本质上来看，膨化铵油混合物是一种晶体多孔隙、粗糙、质量轻等不规则外形结构，颗粒之间的接触面积比较大，摩擦系数大，相互之间的作用比较强[3]。此外，膨化硝铵炸药中还含有大约4%的可燃油相，粘度比较大的油相在硝酸铵内外表面渗透、吸附、黏结，从而影响膨化硝铵炸药的流散性。在进行膨化硝铵炸药装药、炮孔安装时，非常容易形成“桥架”现象，影响膨化硝铵炸药生产质量、生产效率、爆炸效果等。为提升膨化硝铵炸药的流散性可从三方面同时入手：第一，严格控制硝酸铵膨化的温度、含水量，可从源头上控制对膨化硝铵炸药流散性造成的不良影响。膨化硝铵炸药的特性决定了其具有很强的热塑性。如果在生产中膨化温度过高，会影响冷却降温的速度，致使膨化硝铵炸药发粘。但如果温度过低，则会影响膨化的效率，致使膨化硝铵炸药的流散性非常差，如果情况严重，还会发生拒爆问题[4]。第二，严格控制膨化硝铵炸药混药的出料温度，在炸药包装之前，温度越低越好。如果炸药的温度超过55 ℃，尤其是在夏季，高温潮湿的环境下，膨化硝铵炸药形成半成品出料之后，极容易发生吸潮问题，在输送和筛晾时吸潮尤为明显，如果控制不当，不但会降低膨化硝铵炸药的流散性，而且会降低膨化硝铵炸药的爆破性能。第三，在生产膨化硝铵炸药中，可加入适量的硬度大、密度大、流散性比较好的油相材料，可有效改善膨化硝铵炸药的流散性。但不能无所谓的过量加入油相材料，否则会影响炸药的爆炸性能[5]。需要结合膨化硝铵炸药的特点和爆炸性能的要求、流散性的要求，合理配制一体化油相材料用复合型的膨化剂代替单一的膨化剂，可有效提升膨化硝铵炸药的流散性。

5 结语

综上所述，文章采用理论结合实践的方法，分析了改善膨化硝铵炸药流散性的技术途径，分析结果表明，膨化硝铵炸药是目前应用比较广泛的工业炸药，针对其流散性不足的问题，应当结合实际情况，将硝酸铵溶解温度控制在126～129 ℃之间，膨化真空度不能低于0.094 MPa，混药冷却温度不能超过45 ℃，筛晾后温度不超过45 ℃，用燃值高、黏度小的石化产品配备复合型膨化剂，可大幅度提升膨化硝铵炸药的流散性，提升应用效果。