液混式膨化硝铵炸药生产工艺及设备

高潮，刘勋文，何文，邓红峰，刘晓虎(新疆天河化工有限公司，新疆 库车 842000)

1 液混式膨化硝铵炸药工艺简述

液混式膨化硝铵炸药工艺是目前炸药生产领域比较先进的工艺，其主要的生产机理为：氧化剂硝酸铵与可燃剂复合油相经溶解过滤后，在机械师混合器的作用下，进行充分混合，达到液态混合状态。再将氧化剂硝酸铵与可燃剂复合油相形成的乳浊液，再采用真空干燥工艺膨化结晶、去水，形成再制品膨化硝酸铵。和早期炸药生产工艺相比，液混式膨化硝铵炸药工艺节省了很多工序，而且大幅度特色提升了硝酸铵和油相材料混合的均匀性。最后通过机械设备混合、挤压、冷却再加入适量的木粉，就能得到高性能的液混式膨化硝铵炸药。

2 液混式膨化硝铵炸药工艺的技术特点

液混式膨化硝铵炸药工艺和早起炸药生产工艺相比，具有非常显著的技术特点，主要体现在：

第一，在液混式膨化硝铵炸药生产中，使用了自动化、连续化进料、结晶、出料，单套结晶机产能可达3.0 t/h，悬挂输送、自动包装和机器人装车，同时充分保证了制药工房定量小于1.5 t，装药包装工房定量小于1 t，配合自动化全线控制，生产线已达到民爆行业技术指导意见三期目标的相关要求。

第二，自主创新研发设计制作的50～120 m³液态硝酸铵储存罐具备自动温控，内循环混合系统、液位监控、温度监控联锁和消防雨淋安全联锁安全系统，在公司生产线已经成功应用10年，进一步减少作业人员。

第三，氧化剂硝酸铵、可燃剂油相与膨化剂通过液液相混合，所得炸药的爆炸性能及抗水性能明显提高。采用真空干燥结晶工艺，配合出料螺旋主动式出料采用上下料仓串接，实现连续进料，小批量间断出料，延长了单位体积物料的干燥时间，确保了炸药中的水分含量低，产品质量稳定，出料过程顺畅可靠，后续物料定量稳定。

第四，生产方式简单，所需工房面积小，制药过程实现无人操作，适合于自动化和连续工业化生产。工艺设备简单，从设备设计定型、选材中做到了生产过程中无强烈的冲击和摩擦，关键设备低转速、低压力、低功率，完善的温度、压力、电机保护、断流等安全监控设施，确保生产过程的安全性。

第五，创新设计冷凝器、冷凝废水可循环利用，基本杜绝了结晶废水的排放，具有显著的环保和社会效益。生产工艺简单，电脑工艺操作界面简洁，具备完善的全线联锁联动控制系统，配合全线视频监控，确保了生产的安全。

3 液混式膨化硝铵炸药生产工艺

3.1 配料

配料是液混式膨化硝铵炸药生产工艺的第一步，配料是否科学合理，直接关系到到整个液混式膨化硝铵炸药生产的质量和安全性。在 液混式膨化硝铵炸药生产中，配料主要体现在两个方面，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铵溶液、固态硝酸铵、扩散剂等。为保证各项原材料的质量达到液混式膨化硝铵炸药工艺的要求，要严格控制原材料的质量。比如：硝酸铵溶液生产线采用外购液态硝酸铵，直接储存在液态硝酸铵储存罐中，根据生产需要随时放到水相罐中备用。固态硝酸铵备用，调整水相密度，水相暂存罐硝酸铵溶液密度符合要求后，加入扩散剂，水相配制完毕。具体的水相配料工艺参数为：硝酸铵溶液储罐溶液温度： 115～130 ℃；浓度：92%～94%；硝酸铵溶液暂存罐浓度：92%～94%；硝酸铵溶液暂存罐温度：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：一体化油相、专用脂和膨化剂。为保证各项材料性能和指标都符合液混式膨化硝铵炸药工艺的要求，油相根据配方要求购买原材料进行自行配制或采购一体化油相，溶解备用[2]。具体的油相配料参数为：油相熔化罐温度：85～105 ℃；密度： 0.83～0.86 g/cm3；重量：≤900 kg；油相暂存罐温度：75～95 ℃；重量：≤450 kg。

3.2 制药

制药是液混式膨化硝铵炸药生产工艺的核心环节。制药的质量直接关系到炸药的总体质量，因此在具体施工中，必须结合液混式膨化硝铵炸药工艺的实际要求，进行制药操作，为保证制药的质量，可从以下四个方面同时入手：

第一，水相、油相混合、泵送。混合器由驱动电机、罐体、搅拌装置和保温装置等四个部分组成，采用敞开、立式结构设计，水、油相按一定比例从混合器进口连续进入混合器后，通过搅拌浆的机械搅拌、剪切和混合作用，对水相、油相进行均匀混合，制得一种乳浊液，经出料口自流至螺杆泵接料漏斗，再通过螺杆泵送至结晶机结晶。

第二，结晶。膨化结晶机由罐体、结晶盘、主轴驱动系统、出料螺旋系统、真空系统及下料仓装置六部分组成[3]采用立式结构设计。水油相混合物料经螺杆泵输送至罐体，经出料口产生细流均匀喷洒于膨化结晶机结晶盘上，在一定的真空条件下瞬间膨化结晶形成均匀、细小、松散的膨化硝铵炸药制品。瞬间膨化结晶的膨化炸药制品随结晶盘旋转一周充分排水结晶，再经出料螺旋输送并落入下料仓，通过上下料仓交替在自重的作用下完成出料，从而实现连续结晶及出料。

第三，半成品的输送冷却、添加木粉。结晶膨化后经结晶机出料螺旋、大、小真空出料仓、出料上、下平螺旋、出料斜螺旋(螺旋通水冷却药温、木粉经干燥、定量后加入)、分料螺旋、料仓(悬挂输送系统)到装药包装工房[4]。

第四，严格把控液混式膨化硝铵炸药工艺中制药的工艺参数，主要包括以下参数：(1)水相泵输出压力：≤ 0.6 MPa；油相泵输出压力：≤0.25 MPa；(2)混合器轴位移：≤500 μm；温度：≤133 ℃；(3)螺杆泵压力：≤0.4 MPa；温度：≤133 ℃；空载：≤0.05 MPa；(4)膨化结晶机膨化温度：≤95 ℃；冷凝器温度：≤100 ℃；(5)膨化结晶机正常结晶真空度不得低于-0.090 MPa，瞬间不得低于-0.088 MPa；各上料仓进料交替时间不得超过1 min；(6)木粉定量输送螺旋木粉温度：≤80 ℃；水分：≤2%；应确保单罐进料水相流量：≥1 022 kg/h，≤3 067 kg/h；(7)干燥输送螺旋蒸汽压力：0.15～0.40 MPa；(8)无木粉膨化半成品药水分：0.10%～0.12%；(9)有木粉膨化半成品药密度：0.45～0.65 g/cm3；水分：≤0.18%；(10)密度： 0.4～0.6 g/cm3；(11)悬挂输送系统每斗接料：≤500 kg。

3.3 自动控制及全线视频监控系统

自动控制及全线视频监控系统是液混式膨化硝铵炸药工艺和其他区别的主要系统，自动控制及全线视频监控系统能够对液混式膨化硝铵炸药生产全过程进行全面系统地监控，严格把控每到生产工艺的数据和指标。并将采集得到数据技术传输给控制中心，液混式膨化硝铵炸药生产管理无需达到生产车间现场，只需要坐在办公室中，就能掌握液混式膨化硝铵炸药的各项参数和各项设备运行的真实性。如果运行数据或者设备参数超过了液混式膨化硝铵炸药设计允许范围，会自动发出报警，提醒相关人员及时处理，实现了对整个液混式膨化硝铵炸药生产工艺的智能化控制和监控[5]。通过自动化控制系统对膨混生产全过程实现远程操作控制、在线修改功能，可根据需要随时调节产能，具有查询、存储、统计、打印、操作授权等功能，对生产过程中的流量、温度、真空度、电机电流、泵送压力等参数进行在线实时显示、监控，并设置了可靠的温度、压力、电机保护、消防等安全联锁设施。生产现场自动控制系统配合全线视频监控系统，确保了生产现场更加安全。

3.4 装药包装、成品装车

装药保证和成品装车是液混式膨化硝铵炸药生产工艺的最后一道工序，也是控制生产质量的主要环节。当液混式膨化硝铵炸药装药结束之后，通过回转螺旋装置进行筛药，并进行降温冷却处理。冷却之后，再利用自动装药系统，如：送袋机、装袋机、缝袋机等进行自动化装药包装。装药包装结束之后，再通过皮带输送机组，将液混式膨化硝铵炸药运输到成品库中暂时存放，在成品库中通过智能化机器人完成装车后运输到指定位置进行使用[6]。在装药包装和成品装车中，也要控制好相关的工艺参数，如：装药的温度不能超过55 ℃，大包装药机的装药压力要控制在0.45～0.6 MPa之间，大包药水分需要控制在0.22%以下，其密度要控制在0.5～0.7 g/cm3之间。

4 结语

综上所述，本文采用理论结合实践的方法，分析了液混式膨化硝铵炸药工艺设备的炸药生产工艺。分析结果表明，液混式膨化硝铵炸药工艺设备是一种比较先进的炸药生产工艺和设备，可生产出高性能、高质量、高标准的膨化硝铵炸药，更好地满足施工建设需求。为保证膨化硝铵炸药的质量，需要严格按照生产工艺和设备的性能进行生产，并对每个工艺环节严格控制，才能将质量问题控制在萌芽状态，更好地提升膨化硝铵炸药的性能。