現場混裝車生產重乳化炸藥應用中質量控制關鍵技術探討

劉萬榮 ，王永德

（1、神華準格爾能源有限責任公司炸藥廠,010300;2、上海茂惠實業有限公司,201206）

1 工廠簡介

神華準格爾能源有限責任公司炸藥廠（簡稱神華準能炸藥廠）地處鄂爾多斯準格爾旗黑岱溝露天煤礦工業廣場內，是國家“八五”計劃重點項目—準格爾項目一期工程黑岱溝露天煤礦單項工程之一，始建于1991年。1996年5月投入生產，原設計年生產能力1萬噸。2006年，神華準能公司所屬的黑岱溝露天煤礦計劃引進吊斗鏟工藝、哈爾烏素露天煤礦相繼開工建設，兩礦生產能力設計為2×2000萬噸/年，炸藥廠既有的生產能力、品種已不能滿足兩個露天煤礦的爆破需求。炸藥廠隨即進行擴能改造，由中煤國際工程集團沈陽設計研究院（以下簡稱：中煤國際沈陽院）設計，項目總投資8900多萬元，引進澳瑞凱澳大利亞有限公司炸藥配方與生產工藝系統技術，其核心是現場混裝炸藥車及乳膠基質制備工藝。該工藝主要特點是將自動化技術與炸藥生產工藝技術緊密的結合，采用計算機技術、系統控制技術、網絡通訊技術和多媒體技術相結合，在安全上實現自動連鎖保護；先進的乳膠基質制備工藝和配套的具有世界先進水平的炸藥現場混裝車工藝為生產現場提供需要的乳化炸藥、重銨油炸藥、多孔粒狀銨油炸藥及其他不同配比炸藥品種。改擴建后炸藥廠許可生產能力為11萬噸/年；項目整體在2008年6月通過全面驗收并正式投入生產。

2 現場混裝車簡介

現場混裝車工藝炸藥生產系統主要是由炸藥現場混裝車和配套的地面制備站兩部分組成，它集原材料運輸、炸藥現場混制及機械化裝藥于一體，與常規袋裝藥比較，具有效率高、質量好、工藝先進及安全可靠等優勢。混裝車技術代表了當今世界爆破技術的發展方向，不僅有較高的科技含量和較強的實用性，更在于它取代了傳統的炸藥制備、儲存、運輸、人工裝藥過程及方法，完全滿足高強度施工作業的要求。隨著礦山爆破開采規模日趨大型化，與之配套的大型設備工藝的應用，爆破用炸藥采用混裝車工藝，更能顯現出混裝炸藥技術的快捷、安全、高效的特點和優越性。

對于多功能炸藥混裝車，就相當于是一個移動的混合炸藥生產廠。其特點是一車多用，適用性廣，根據炸藥生產的需求在一個傳統的車底盤上增加不同的罐、儲料箱、螺旋桿泵和氣動、電氣控制系統組成，用一個混合螺旋系統把炸藥原材料裝入炮孔前對乳膠基質、多孔硝酸銨和柴油、化學品添加劑進行按比例混合，通過液壓系統、潤滑水膜、輸藥軟管排出。硝酸銨乳膠體系統 (根據配置) 由兩個儲存罐、泵、閥門、管線及控制器組成。該系統的功能是在生產重銨油炸藥、重乳化炸藥產品時，以一個校準過的速度向傾斜螺旋桿出口、輸藥軟管提供硝酸銨乳膠體。根據爆破需要配置不同比例，可以生產密度可調節重乳化炸藥、密度可調節重銨油炸藥、多孔粒狀銨油炸藥、低密度多孔粒狀銨油炸藥（準能炸藥廠自行研發）、超低密度乳化炸藥（準能炸藥廠自行研發）等，適合準能公司露天煤礦各種爆破作業環境的需要和同一炮孔內不同炸藥品種的需要。

3 重乳化炸藥工藝及控制

多功能混裝車產品中生產質量控制復雜的品種主要是重乳化炸藥，所以在這里主要闡述重乳化炸藥在準能公司炸藥廠生產應用情況。重乳化炸藥主要用于含水地質層或潮濕炮孔，有時在高爆能要求爆破也用到重乳化炸藥。

圖1 重乳化炸藥生產工藝流程

乳膠基質在準能炸藥廠工房內制備，是用于生產重乳化炸藥的半產品,與其它原材料一起加入混裝車各自獨立的罐箱內。本廠生產的乳膠基質采用負氧平衡配方設計，在生產重乳化炸藥時通過添加30%的多孔硝銨實現零氧平衡配方要求。其含水量達20%，密度為1.35-1.45g/cm3 ,粘度為2-2.4萬厘泊（溫度為60～70℃）。未經敏化的乳膠基質溫度保持在不低于35℃，無雷管感度，具有較好的流動性和安全性。

炸藥混裝車在爆破施工現場將乳膠基質半成品通過定量混合、敏化、輸送等工藝直接裝入炮孔，然后在炮孔內經過10～15min化學反應生成無雷管感度的炸藥，因此降低了傳統炸藥生產、儲運及裝藥過程中的不安定因素，一定程度上實現了炸藥生產與爆破施工的本質安全性。混裝車現場制備重乳化炸藥防止了炮孔的不耦合裝藥現象，且混裝車制乳化炸藥密度較高、爆破威力高，因此爆破效果較好。而且裝藥過程中炸藥參數也可以有相應的調整和變化，現場適應性更好。

由于炸藥混裝車連續化、自動化程度較高，控制現場混裝車裝藥技術及質量在生產實踐中十分重要。如果炸藥生產控制出現問題，如爆破后根底及邊坡不穩定，大塊率明顯增加，會出現爆破結果與設計脫節不符、造成爆破成本增加、爆破沒有達到設計效果甚至出現爆破事故等問題。尤其對于吊斗鏟-拋擲爆破工藝，高臺階爆破一次裝藥量達到1200—1500余噸，炸藥現場生產控制技術至關重要。嚴格執行炸藥生產管理規章制度及操作標準，把握炸藥生產控制關鍵技術問題，具有十分重要的意義。

4 重乳化炸藥生產質量控制關鍵技術

4.1 多功能混裝車校準要求

混裝車中各成份的校準是向炮孔輸送高質量炸藥的基礎保證。如果原料沒有按照正確的配比混合，成品炸藥將不符合規格并影響到爆破質量。準確、系統地控制每一種原料在一定時間內以固定速度的輸送量是校準的步驟和目的。

(1)校準原則

新投入多功能混裝車在生產使用前須進行校準；任何成份（原材料）進行改變后；安裝了新的計數器，對可編程邏輯控制器程序進行了任何改變，應對所有計數器進行校準，頻率為每2個月校準一次；如果移動混裝車的計數器得出的重量差額大于2%，則加密校準；校準時車輛按照在設備維護保養標準內運行正常情況下進行。

(2)準備校準工具及設備

電子地秤（50t-80t）、排出料清除料斗（干料可以進入上料塔）、硝酸銨乳膠體罐或另外一輛多功能混裝車、電子磅秤（100kg精確到10g）、電子秤(5kg精確到1g)、密度杯（1L精確到0.5ml）、刮刀尺、水桶60L 2只、10L 1只、抽油泵、電子秒表、計算器、校準記錄表。

(3)多功能混裝車校準影響因素

氣溫：在冬季校準時，要考慮氣溫對校準泵、流量計等的影響，一般在車輛運行一段時間，液壓油及設備循環潤滑系統溫度穩定后進行。

取樣：為了達到測試或校準有效性，取樣要有一定代表性。成品性能測試取樣要在車輛生產5分鐘或至少生產2噸產品后進行，此時產品進入穩定或有一定代表性；校準取樣同樣適用該要求。

原材料：混裝車加裝應為經工廠檢驗認可、符合要求、合格的原材料，防止造成產品質量問題和設備運行使用出現不確定影響因素。

重現性：多孔硝酸銨和乳膠基質校準至少取不同設置點進行5次，且最大點與最小點滿足校準要求；如圖2

(4)多孔粒狀硝酸銨的校準

一般選擇校準的輸藥速率為500kg/min，按照多功能混裝車校準表（校準后置于設備上便于操作人員參照）上的指示進行調節相關設備參數及輸出值；如不是使用剛結束生產的設備，則應啟動預熱并預排料后進行校準，防止出現廠內校準而到作業現場出現與校準不符合現象。

注：(0,0)點不是用來計算斜率和截距 圖2

(5)乳膠基質的校準

為確保重乳化炸藥中乳膠基質配比的準確性。選擇校準的輸藥速率為500kg/min，按照多功能混裝車校準表上的指示進行調節相關設備參數及輸出值；采用地面制備站提供參數合格并屬于現場在用批次產品要求的基質進行校準；如不是使用剛結束生產的設備，則應啟動預熱并預排料后進行校準，防止出現廠內校準而到作業現場出現與校準不符合現象。

(6)化學敏化劑的校準

為確保重乳化炸藥中敏化劑配比的準確性。多功能混裝車敏化劑箱裝入至少100L的敏化劑；調節各敏化劑混合量達到配比值；至少以不同設置進行5次校準，且最大點與最小點滿足校準要求；

(7)潤滑水的校準

多功能混裝車生產重乳化炸藥時輸藥軟管內壁要有不間斷的潤滑水膜方可實現炸藥順暢排入炮孔；校準時其水箱裝入至少500L的水，并停放在校準點；冬季要根據氣溫冰點使用防凍劑配置潤滑水。

(8)校準數據處理

整理混裝車校準工作表數據，按多功能混裝車校準要求，向質量控制管理表內輸入混裝車各項原材料流量校準數據；檢查各數據有效后（對照標準范圍），打印出校準的質量控制表放于該混裝車上，供生產時對照使用。每個校準周期的校準數據、資料要歸檔備查。

4.2 生產過程中質量控制的關鍵技術

重乳化炸藥由硝酸銨乳膠體和不同比例的多孔硝酸銨混合而成。重乳化炸藥性能及爆轟參數見表2。乳膠基質和多孔硝酸銨混合成產品前在混裝車上分開貯存，在混合成產品時，敏化劑溶液也被加入。為了按照現場需求控制密度，敏化劑溶液的加入量可以通過調節改變。重乳化炸藥對于干孔和濕孔都可以使用，它在炮孔中必須是連續充滿狀態（完全耦合裝藥），以達到最佳爆破效果。重乳化炸藥的密度隨爆破設計要求、炮孔深度及孔直徑不同而變化。對于有水炮孔，使用重乳化防水炸藥進行爆破，必須遵循表1 技術要求，才能取得良好的爆破效果。

(1)環境溫度影響：對于現場混裝炸藥車，環境溫度對其產品質量穩定性有一定影響。冬季啟動設備時，必須使用在常溫車庫內的設備或設備應預熱使液壓油溫度達到要求使用溫度，否則會導致各種泵驅動速率與正常溫度下校準的不同，從而導致設定標準與實際輸出速率不同，而改變炸藥原有配方，使炸藥質量不合格。冬季現場測試產品密度時，應在駕駛室內進行，以確保測試結果有效。

(2)產品溫度影響：基質溫度必須保持在35℃以上，在規定時間內才可以實現良好發泡敏化，形成合格的炸藥。在冬季基質溫度低于該溫度，會導致炸藥敏化不足而造成拒爆或爆破性能下降，從而影響爆破質量，所以應采取保溫措施。

(3)操作技術影響：首次輸藥時，確保進行輸藥管路水膜形成，防止乳膠基質和粒狀硝酸銨混合物料堵料，不能順利從管路輸送到炮孔；現場裝藥最后一個產品時，水泵必須打開，生產結束要進行輸藥管路和泵的清洗，防止下次輸藥產生堵藥現象；操作人員密切觀察產品形成情況，發現發泡不均勻或其他異常，應及時對照校準表微調，以達到產品要求。

最后，炸藥產品質量控制必須堅持實事求是、及時有效的原則，否則生產出來的產品，發生不能滿足爆破設計要求現象，以及導致拒爆后盲炮處理的安全隱患、嚴重的經濟損失事故。所以，抓好炸藥生產質量控制關鍵技術，對于順利完成爆破任務，實現高效、安全、合理利用混裝車工藝具有十分重要的意義。

[1] 馬軍，李克民.拋擲爆破與拉斗鏟倒堆工藝研究[J].中國礦業，2003，12（7）：44-45.

[2] 劉萬榮，謝武華，李玉清等.準格爾炸藥廠質量控制手冊 企業制度匯編 2009-10

[3] 澳瑞凱澳大利亞有限公司 工廠操作指南 2006-11