液混式膨化硝銨炸藥生產工藝及設備

高潮，劉勛文，何文，鄧紅峰，劉曉虎(新疆天河化工有限公司，新疆 庫車 842000)

1 液混式膨化硝銨炸藥工藝簡述

液混式膨化硝銨炸藥工藝是目前炸藥生產領域比較先進的工藝，其主要的生產機理為：氧化劑硝酸銨與可燃劑復合油相經溶解過濾后，在機械師混合器的作用下，進行充分混合，達到液態混合狀態。再將氧化劑硝酸銨與可燃劑復合油相形成的乳濁液，再采用真空干燥工藝膨化結晶、去水，形成再制品膨化硝酸銨。和早期炸藥生產工藝相比，液混式膨化硝銨炸藥工藝節省了很多工序，而且大幅度特色提升了硝酸銨和油相材料混合的均勻性。最后通過機械設備混合、擠壓、冷卻再加入適量的木粉，就能得到高性能的液混式膨化硝銨炸藥。

2 液混式膨化硝銨炸藥工藝的技術特點

液混式膨化硝銨炸藥工藝和早起炸藥生產工藝相比，具有非常顯著的技術特點，主要體現在：

第一，在液混式膨化硝銨炸藥生產中，使用了自動化、連續化進料、結晶、出料，單套結晶機產能可達3.0 t/h，懸掛輸送、自動包裝和機器人裝車，同時充分保證了制藥工房定量小于1.5 t，裝藥包裝工房定量小于1 t，配合自動化全線控制，生產線已達到民爆行業技術指導意見三期目標的相關要求。

第二，自主創新研發設計制作的50～120 m3液態硝酸銨儲存罐具備自動溫控，內循環混合系統、液位監控、溫度監控聯鎖和消防雨淋安全聯鎖安全系統，在公司生產線已經成功應用10年，進一步減少作業人員。

第三，氧化劑硝酸銨、可燃劑油相與膨化劑通過液液相混合，所得炸藥的爆炸性能及抗水性能明顯提高。采用真空干燥結晶工藝，配合出料螺旋主動式出料采用上下料倉串接，實現連續進料，小批量間斷出料，延長了單位體積物料的干燥時間，確保了炸藥中的水分含量低，產品質量穩定，出料過程順暢可靠，后續物料定量穩定。

第四，生產方式簡單，所需工房面積小，制藥過程實現無人操作，適合于自動化和連續工業化生產。工藝設備簡單，從設備設計定型、選材中做到了生產過程中無強烈的沖擊和摩擦，關鍵設備低轉速、低壓力、低功率，完善的溫度、壓力、電機保護、斷流等安全監控設施，確保生產過程的安全性。

第五，創新設計冷凝器、冷凝廢水可循環利用，基本杜絕了結晶廢水的排放，具有顯著的環保和社會效益。生產工藝簡單，電腦工藝操作界面簡潔，具備完善的全線聯鎖聯動控制系統，配合全線視頻監控，確保了生產的安全。

3 液混式膨化硝銨炸藥生產工藝

3.1 配料

配料是液混式膨化硝銨炸藥生產工藝的第一步，配料是否科學合理，直接關系到到整個液混式膨化硝銨炸藥生產的質量和安全性。在 液混式膨化硝銨炸藥生產中，配料主要體現在兩個方面，其一水相配料，其二是油相配料[1]。

在水相配料中，需要用到原材料包括硝酸銨溶液、固態硝酸銨、擴散劑等。為保證各項原材料的質量達到液混式膨化硝銨炸藥工藝的要求，要嚴格控制原材料的質量。比如：硝酸銨溶液生產線采用外購液態硝酸銨，直接儲存在液態硝酸銨儲存罐中，根據生產需要隨時放到水相罐中備用。固態硝酸銨備用，調整水相密度，水相暫存罐硝酸銨溶液密度符合要求后，加入擴散劑，水相配制完畢。具體的水相配料工藝參數為：硝酸銨溶液儲罐溶液溫度： 115～130 ℃；濃度：92%～94%；硝酸銨溶液暫存罐濃度：92%～94%；硝酸銨溶液暫存罐溫度：120～130 ℃；密度：1.415～1.425 g/cm3。

在油相配料中，需要用到的原材料包括：一體化油相、專用脂和膨化劑。為保證各項材料性能和指標都符合液混式膨化硝銨炸藥工藝的要求，油相根據配方要求購買原材料進行自行配制或采購一體化油相，溶解備用[2]。具體的油相配料參數為：油相熔化罐溫度：85～105 ℃；密度： 0.83～0.86 g/cm3；重量：≤900 kg；油相暫存罐溫度：75～95 ℃；重量：≤450 kg。

3.2 制藥

制藥是液混式膨化硝銨炸藥生產工藝的核心環節。制藥的質量直接關系到炸藥的總體質量，因此在具體施工中，必須結合液混式膨化硝銨炸藥工藝的實際要求，進行制藥操作，為保證制藥的質量，可從以下四個方面同時入手：

第一，水相、油相混合、泵送。混合器由驅動電機、罐體、攪拌裝置和保溫裝置等四個部分組成，采用敞開、立式結構設計，水、油相按一定比例從混合器進口連續進入混合器后，通過攪拌漿的機械攪拌、剪切和混合作用，對水相、油相進行均勻混合，制得一種乳濁液，經出料口自流至螺桿泵接料漏斗，再通過螺桿泵送至結晶機結晶。

第二，結晶。膨化結晶機由罐體、結晶盤、主軸驅動系統、出料螺旋系統、真空系統及下料倉裝置六部分組成[3]采用立式結構設計。水油相混合物料經螺桿泵輸送至罐體，經出料口產生細流均勻噴灑于膨化結晶機結晶盤上，在一定的真空條件下瞬間膨化結晶形成均勻、細小、松散的膨化硝銨炸藥制品。瞬間膨化結晶的膨化炸藥制品隨結晶盤旋轉一周充分排水結晶，再經出料螺旋輸送并落入下料倉，通過上下料倉交替在自重的作用下完成出料，從而實現連續結晶及出料。

第三，半成品的輸送冷卻、添加木粉。結晶膨化后經結晶機出料螺旋、大、小真空出料倉、出料上、下平螺旋、出料斜螺旋(螺旋通水冷卻藥溫、木粉經干燥、定量后加入)、分料螺旋、料倉(懸掛輸送系統)到裝藥包裝工房[4]。

第四，嚴格把控液混式膨化硝銨炸藥工藝中制藥的工藝參數，主要包括以下參數：(1)水相泵輸出壓力：≤ 0.6 MPa；油相泵輸出壓力：≤0.25 MPa；(2)混合器軸位移：≤500 μm；溫度：≤133 ℃；(3)螺桿泵壓力：≤0.4 MPa；溫度：≤133 ℃；空載：≤0.05 MPa；(4)膨化結晶機膨化溫度：≤95 ℃；冷凝器溫度：≤100 ℃；(5)膨化結晶機正常結晶真空度不得低于-0.090 MPa，瞬間不得低于-0.088 MPa；各上料倉進料交替時間不得超過1 min；(6)木粉定量輸送螺旋木粉溫度：≤80 ℃；水分：≤2%；應確保單罐進料水相流量：≥1 022 kg/h，≤3 067 kg/h；(7)干燥輸送螺旋蒸汽壓力：0.15～0.40 MPa；(8)無木粉膨化半成品藥水分：0.10%～0.12%；(9)有木粉膨化半成品藥密度：0.45～0.65 g/cm3；水分：≤0.18%；(10)密度： 0.4～0.6 g/cm3；(11)懸掛輸送系統每斗接料：≤500 kg。

3.3 自動控制及全線視頻監控系統

自動控制及全線視頻監控系統是液混式膨化硝銨炸藥工藝和其他區別的主要系統，自動控制及全線視頻監控系統能夠對液混式膨化硝銨炸藥生產全過程進行全面系統地監控，嚴格把控每到生產工藝的數據和指標。并將采集得到數據技術傳輸給控制中心，液混式膨化硝銨炸藥生產管理無需達到生產車間現場，只需要坐在辦公室中，就能掌握液混式膨化硝銨炸藥的各項參數和各項設備運行的真實性。如果運行數據或者設備參數超過了液混式膨化硝銨炸藥設計允許范圍，會自動發出報警，提醒相關人員及時處理，實現了對整個液混式膨化硝銨炸藥生產工藝的智能化控制和監控[5]。通過自動化控制系統對膨混生產全過程實現遠程操作控制、在線修改功能，可根據需要隨時調節產能，具有查詢、存儲、統計、打印、操作授權等功能，對生產過程中的流量、溫度、真空度、電機電流、泵送壓力等參數進行在線實時顯示、監控，并設置了可靠的溫度、壓力、電機保護、消防等安全聯鎖設施。生產現場自動控制系統配合全線視頻監控系統，確保了生產現場更加安全。

3.4 裝藥包裝、成品裝車

裝藥保證和成品裝車是液混式膨化硝銨炸藥生產工藝的最后一道工序，也是控制生產質量的主要環節。當液混式膨化硝銨炸藥裝藥結束之后，通過回轉螺旋裝置進行篩藥，并進行降溫冷卻處理。冷卻之后，再利用自動裝藥系統，如：送袋機、裝袋機、縫袋機等進行自動化裝藥包裝。裝藥包裝結束之后，再通過皮帶輸送機組，將液混式膨化硝銨炸藥運輸到成品庫中暫時存放，在成品庫中通過智能化機器人完成裝車后運輸到指定位置進行使用[6]。在裝藥包裝和成品裝車中，也要控制好相關的工藝參數，如：裝藥的溫度不能超過55 ℃，大包裝藥機的裝藥壓力要控制在0.45～0.6 MPa之間，大包藥水分需要控制在0.22%以下，其密度要控制在0.5～0.7 g/cm3之間。

4 結語

綜上所述，本文采用理論結合實踐的方法，分析了液混式膨化硝銨炸藥工藝設備的炸藥生產工藝。分析結果表明，液混式膨化硝銨炸藥工藝設備是一種比較先進的炸藥生產工藝和設備，可生產出高性能、高質量、高標準的膨化硝銨炸藥，更好地滿足施工建設需求。為保證膨化硝銨炸藥的質量，需要嚴格按照生產工藝和設備的性能進行生產，并對每個工藝環節嚴格控制，才能將質量問題控制在萌芽狀態，更好地提升膨化硝銨炸藥的性能。