靜態乳化應用于現場混裝技術的研究

【摘要】靜態乳化器應用于現場混裝技術領域，替代了動態乳化器，在國內外屬于首次應用，其具有本質安全性，本文通過試驗，解決了現場混裝技術對乳膠基質粘度和儲存期的高標準要求。

【關鍵詞】靜態乳化 ?乳膠基質 ?儲存期 ?現場混裝技術

一、引言

工業和信息化部關于《民爆爆炸物品行業技術進步的指導意見》中明確鼓勵工業炸藥生產方式由固定地面生產線向現場混裝作業方式發展，隨著我國經濟的快速發展，尤其是基礎建設的蓬勃發展，現場混裝炸藥已成為當前工業炸藥發展的主流方向，應用現場混裝炸藥可實現生產、銷售、爆破一體化作業模式。但國內外現場混裝主流乳化技術均為動態乳化器乳化，安全隱患明顯，為提高現場混裝設備的安全性，石家莊成功機電有限公司將已經成功應用于固定生產線的CJFQ型靜態乳化器（如右圖），再次尋求突破，應用于現場混裝技術，立足于實現本質安全，其采用射流、湍流和富油乳化原理，油相從初乳段的軸向進入，水相從徑向、分次進入五級內芯腔，二者形成初乳混合物，再經精乳段形成乳膠基質，實現了靜態乳化。

CJFQ型靜態乳化器與現場混裝技術的結合，促使現場混裝技術安全性有了質的飛躍，但其不同于固定生產線，現場混裝炸藥要求在保證質量的情況下，乳膠基質粘度適中，既要減小長膠管泵送壓力，又要提高化學敏化“固泡能力”。

二、生產工藝

（一）配方設計

工藝配方設計理論基礎：炸藥通常是由氧化劑（或助燃元素）和可燃劑（或可燃元素）組成的，炸藥的爆炸過程實質上是氧化劑和可燃劑的氧化還原反應，實踐表明，只有當可燃劑被完全氧化時，釋放的能量才最大，生產的有毒氣體也最少，氧平衡正是衡量炸藥或物質所含的氧化劑用以完全氧化炸藥或物質本身所含的可燃劑后多余還是不足的熱化學參數，配方設計為零氧平衡或接近于零氧平衡。

水相材料的選擇：水相即形成乳膠體系的分散相，它是制備乳化炸藥的基礎，基本上是硝酸銨等氧化劑加熱溶于水形成的，在炸藥中提供“正”氧，是乳化炸藥進行氧化反應、釋放能量的源泉。水含量對乳化炸藥的穩定性、密度、爆炸性能都有顯著的影響。現場混裝炸藥一般含水量為15%-17%。

油相材料的選擇：乳化劑是乳化炸藥的關鍵組分，影響爆炸性能的好壞和儲存期長短，現場混裝炸藥一般選用Span-80和高分子乳化劑，Span-80分子鏈短，用它生產的乳化炸藥儲存短，但價格便宜，高分子乳化劑分子鏈長，它生產的乳化炸藥儲存期長，但價格較高，因此在滿足爆破要求的情況下，一般采用復合乳化劑，結合CJFQ型靜態乳化器的特點，石家莊成功機電有限公司經過一系列的技術攻關，成功研制與CJFQ型靜態乳化器匹配的Ⅱ代高分子乳化劑。選擇其他液態油材料時應遵循“熱值高，來源廣泛，價格較低，閃點、燃點較高，使用安全”的原則，柴油符合上述特點，但成乳后，乳膠基質表面易揮發，導致表面一層結殼，對生產過程或儲存期不利，石家莊成功機電有限公司研制成功的液態油滿足上述原則，經大量現場試驗表明：表面無結殼，同復合乳化劑結合使用，儲存期長，性能好。

根據上述理論，油相配方如表1，乳膠基質配方如表2：

（二）試驗過程

配制水相：按配方比例要求，設定加水量，系統自動完成加水工作后，開啟水相蒸汽閥，水溫度達到60℃時，開啟水相投料，投料完畢后，水相溫度控制在83℃-86℃，檢測水相析晶點在66℃-68℃范圍時，待用;

配制油相：按配方比例要求，分別加入乳化劑和液態油，油相溫度控制在45℃-55℃范圍時，待用。

水、油相配制完畢后，預熱管道，達到工藝要求后，通知各崗位操作人員，產能設定為10t/h，實現一鍵開機生產，設定不同的精乳流速和不同的油相配方生產乳膠基質，通過現場乳化炸藥混裝車進行靜態敏化，分別做出樣品1-樣品9進行對比分析，詳見下表3-表6。

（三）樣品自然儲存情況?

（四）樣品性能測試情況

分析表6中樣品自然儲存情況，樣品1、樣品2、樣品4和樣品7四個樣品自然儲存較差，樣品8和樣品9兩個樣品粘度最大，樣品3、樣品5、樣品6三個樣品自然儲存和粘度均達到預期要求。

對上述三個較好的樣品進行乳膠基質重復試驗，并分別載入現場乳化炸藥混裝車膠體儲罐，進行敏化取樣，留取樣品10-樣品12，依據GB18095-2000中無雷管感度乳化炸藥相關要求進行性能測試。

三、結論

（1）在精乳級流速不變的情況下，乳膠基質的粘度、水相壓力和油相壓力隨Ⅱ代高分子乳化劑的減少而增加，說明Ⅱ代高分子乳化劑含量是影響乳膠基質粘度的主要因素之一。

（2）在油相配方不變的情況下，乳膠基質的粘度、水相壓力和油相壓力隨精乳級流速增加而增加，說明精乳級流速也是影響乳膠基質粘度的主要因素之一。

（3）通過上述數據分析，CJFQ型靜態乳化器與現場混裝技術相結合在產品質量、安全性等方面符合相關國家標準和現場混裝技術的要求，可以完全替代動態乳化器。

參考文獻：

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作者簡介：盧燦（1981-），男，工程師，主要從事工業炸藥工藝研究。