论文部分内容阅读
摘 要：粉状乳化炸药属于煤矿使用炸药，性能优良，集中了铵梯炸药和乳化炸药的优势，又规避了两种炸药应用中的不足。粉状乳化炸药是我国工业炸药领域重要的组成部分，不过在粉状乳化炸药生产过程中，存在着装药药卷密度大小不一情况，直接影响着药卷成品率。所以该文主要结合粉状乳化炸药的介绍，探讨粉状乳化炸药药卷成品率的影响因素，为相关生产工作提供一定参考。
关键词：粉状乳化炸药 药卷成品率 装药设备 影响因素
中图分类号：TQ564 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（b）-0193-03
Analysis of Influencing Factors on Yield of Powder Emulsion Explosive
YE Daoyuan1，2 ZHU Xuan1 WANG Xiaolong1
（1.Jiangxi Fuzhou Guotai Special Chemical Co.， Ltd.， Fuzhou，Jiangxi Province，344000 China;2.Fuzhou Guotai Composite Material Co.， Ltd.， Fuzhou，Jiangxi Province，344000 China）
Abstract： Powdered Emulsion Explosive belongs to the explosive used in coal mine， with excellent performance. It not only concentrates the advantages of ammonium TNT explosive and emulsion explosive， but also avoids the shortcomings in the application of the two explosives. Powdered emulsion explosive is an important part of China's industrial explosive field. However， in the production process of powdered emulsion explosive， there are different cartridge densities， which directly affects the yield of cartridge. Therefore， combined with the introduction of Powdered Emulsion Explosive， this paper discusses the factors affecting the yield of powdered emulsion explosive， so as to provide some reference for related production work.
Key Words： Powdered emulsion explosive;Drug roll yield;Charging equipment; Influence factor
粉狀乳化炸药的应用，有效的推进着煤矿生产领域发展，不过在粉状乳化炸药生产期间，原材料、生产工艺参数以及装药设备等因素会在一定程度上对药卷成品率产生影响。所以，在粉状乳化炸药生产过程中，需要相关生产单位及技术人员充分掌握粉状乳化炸药生产工艺，明确影响要卷成品率的相关因素，在生产过程中合理选用原材料，优化确定生产工艺条件，并使用性能优良、自动化程度高的装药设备，在此基础上不断提升粉状乳化炸药药卷成品率。
1 粉状乳化炸药的介绍
粉状乳化炸药属于新型硝酸铵炸药，同时具备铵梯炸药和乳化炸药双方优点，且解决了氨基炸药吸湿结块性明显、生产安全性不足、毒性大等问题，还规避了胶状乳化炸药因为药态较软存在的爆破不佳和装药困难缺陷，目前在非煤矿山工程爆破领域广泛应用。粉状乳化炸药生产中，主要应用新型无梯炸药生产技术，其分散相主要是氧化剂水溶液，连续相是可燃剂油相，经乳化剂作用并利用乳化工艺，实现油包水型乳胶基质的制备，而后以喷雾制粉工艺最终制出粉状乳化炸药[1]。
2 粉状乳化炸药药卷成品率的影响因素
2.1 原材料
在粉状乳化炸药生产过程中，原材料选用会直接影响装药药卷成品率。首先，生产中所用的硝酸铵材料会因生产厂家不同，材料中的水分、添加剂以及pH值等都会具有较大差异，进而使得硝酸铵在一定温度下有着不同的晶形变化、析晶点以及晶变速度，在相关变量因素影响下，对氧化剂盐具体结晶状态产生影响。同时硝酸铵当中所用添加剂会对乳胶基质质量产生明显影响，从而会影响到所生产炸药实际储存期。粉状乳化炸药所生产的药粉会因硝酸铵出自不同厂家呈现出不同的流散性，若选择不当，会使部分药卷重量在160g以下，整体密度较低，而部分装出药卷又具有太大重量，整体密度超出1.0g/m3，存在明显的药卷硬化情况，还会影响到炸药储存期，严重情况下还可造成拒爆，使装药药卷成品率明显下降[2]。
其次，炸药生产中所用乳化剂保持着大分子框架结构，主要以单分子形式在油中溶解，并会形成单分子膜，被界面所吸附。乳化剂其运动粘度保持在380～400mm2/s区间时，经乳化会产生较厚油膜，并形成粘稠的乳化基质，这种情况会使乳化设备在实际运行期间出现较大电流，同时螺杆泵在输送基质过程中面临较大压力，严重情况下压力可达到1.5MPa，和压力报警限非常接近，极大的降低了生产安全性[3]。另外所生产药粉会具有较高的粘滞性，从而降低其流散性，并且在装药过程中药卷密度大小不一，直接增加了不合格药卷生产率，药卷成品率明显下降。经相关试验，选择在生产中应用运动粘度保持在320～340mm2/s区间的乳化剂，同时控制螺旋泵压力保持在0.4～0.8MPa区间，发现整个制药过程保持良性运行，且乳化较好，所制药粉可相对便捷的装药。 最后，要在常温条件下确保炸药成形，所用油相材料当中的松香、微晶蜡会对药卷成品率产生较大影响。一旦在生产中选定某些厂家所生产的松香、微晶蜡，经过一定时间的使用，发挥着良好功效，通常不建议轻易更换松香以及微晶蜡生产厂家，若盲目更换，可能会在装成药卷一定时间后出现药卷萎缩情况，同时药粉存在严重的破乳问题，直接影响经济效益。
2.2 进风温度
粉状乳化炸药生产过程中，制粉环节经除湿机处理之后，系统中会进入低温干燥风，此过程即为药粉降温过程，之后主旋风分离器其尾风会再次返回制药塔当中，由此建立冷风系统回路。因为乳化基质在雾化造粒过程中会大量释放出热，如果除湿机的出风口其温度超过25℃，很容易出现药粉粘结情况，并且药粉当中会出现小型基质团，生产期间装药机钻头表面很容易粘附小基質块，影响下料顺畅度，进而造成药卷密度过小，成品不合格。经过实验测试，采取有效措施使除湿机出口的温度始终保持在10～15℃区间，并控制空气相对湿度低于40%，所制成药粉相对理想，并且可方便装药[4]。
2.3 油水比例
粉状乳化炸药生产过程中，其乳化质量受到油水配比的直接影响，若油水比例不合理，会对制粉工作产生负面影响。具体的说，在制粉环节油水比例属于关键参数，会对炸药储存稳定性及性能优劣产生决定性影响。生产期间，需通过反复实验并经科学论证确定油水配比，如果油水配比失调，例如其中水相占比过大，在生产期间虽然不影响正常制粉工序，并且药粉制成之后整体外观正常，不过在产品贮存期间会出现性能下降问题，甚至会引发重大质量事故;而如果其中油相占比过大，会因为油相材料具有较低闪点，应用于煤矿井下环境中会有较大几率引燃瓦斯气体，进而引发重大安全事故。同时若油箱占比过大，所制药粉往往也有较大粘结性，影响装药质量。因此，在实际生产中要严格依据技术转让方在技术交底中所提油水配比进行生产，在此基础上保证产品质量更加可靠与稳定。
2.4 气液比
在粉状乳化炸药生产过程中，会使用到气流式雾化器，该装置主要是在高压气流利用下瞬间把乳化基质剪切为小的油包水型颗粒。若在生产中未严格控制好气液比，使得气液比超过0.5，会造成粉体颗粒过小，影响流散性，并对后续装药产生不利影响，同时还会使生产能耗增加;而若气液比在0.2以下，又会使粉体颗粒过大，影响冷却，还容易粘附在塔、管道等设备中，对正常生产造成不良影响，还会增加装药困难度[5-6]。通常情况下，应注意使气液比保持在0.2～0.4区间内，此条件下所制成的药粉更易于装药。
2.5 装药设备
首先装药机小料斗会影响药卷成品率，比如生产中所选自动装药机在装药期间凸轮长期处于振动状态，会使小料斗出现变形问题，而变形部位因为空间逐渐变小，同时会减少药量，从而出现下料不均匀情况，生产中此部位所装出药卷保持着较小密度，增加药卷不合格率。如果料斗变形程度比较小，并且变形位置相对较高，一般很难发现，但这种情况依然会较大程度的影响装药质量，所以生产中需要定期或不定期的进行料斗整形工作，以促进装药药卷成品率有效提升。
其次，装药钻头也会对药卷成品率产生影响，因为装药钻头在长期使用中会和药粉产生摩擦力，基于摩擦生热原理，造成药粉在受热情况下容易在钻头上粘附。出现这一现象后，麻花钻头的螺叶会逐渐减小间隙，进而使钻头单位时间内输药量明显降低，在装药量比较小的情况下，会使药卷密度下降，无法达到标准要求。为改善此现象，要求生产中每班都要彻底清理钻头，在此基础上保证正常、高效的装药。
最后，装药机钻头行程速度会影响药卷成品率，因为在装药过程中，装药机钻头可以调整钻头转速和行程速度，这就造成生产中面临相关参数的协调问题。如果药粉质量缺乏稳定性，需要根据药粉的流散性、颗粒度、含水量等参数，同步和实际生产情况相结合，根据生产经验摸索出两者相匹配的运行参数。比如在钻头频率保持在38Hz情况下，利用节流阀将钻头行程速度进行适当调整，保持一个合适的值，那么在产能1.8～2t/h情况下，所制药粉其装药密度保持在0.85～0.88g/cm3区间，此时可在确保产品质量合格基础上提升生产效率。
3 结语
综上所述，原材料、生产工艺参数、设备是影响粉状乳化炸药药卷成品率的主要因素。所以在实际生产期间，要合理选择硝酸铵、微晶蜡、乳化剂等原材料，并应按照有关规范，结合实际情况恰当的选择生产工艺参数，不断提升设备的自动化程度，在此基础上保证粉乳药粉质量，并提升粉状乳化炸药药卷成品率。
参考文献
[1] 白建明.影响粉状乳化炸药质量的关键因素探讨[J].煤矿爆破，2020，38（2）：19-21.
[2] 刘大维.浅析远程配送乳胶基质的性能要求[J].爆破，2020，37（1）：119-125.
[3] 苏浩祥.添加煤粉的铵油炸药相容性研究[D].淮南：安徽理工大学，2020.
[4] 康民惠.粉状乳化炸药与改性铵油炸药高温爆破安全性对比分析[J].现代矿业，2017，33（8）：301，304.
[5] 任卫东，张爱军，彭亚洲，等.粉状炸药塑膜自动装药机的研制[J].爆破器材，2019，48（1）：32-37.
[6] 彭渊.胶状乳化炸药质量影响因素研究[D].南京：南京理工大学，2018.
关键词：粉状乳化炸药 药卷成品率 装药设备 影响因素
中图分类号：TQ564 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2021）07（b）-0193-03
Analysis of Influencing Factors on Yield of Powder Emulsion Explosive
YE Daoyuan1，2 ZHU Xuan1 WANG Xiaolong1
（1.Jiangxi Fuzhou Guotai Special Chemical Co.， Ltd.， Fuzhou，Jiangxi Province，344000 China;2.Fuzhou Guotai Composite Material Co.， Ltd.， Fuzhou，Jiangxi Province，344000 China）
Abstract： Powdered Emulsion Explosive belongs to the explosive used in coal mine， with excellent performance. It not only concentrates the advantages of ammonium TNT explosive and emulsion explosive， but also avoids the shortcomings in the application of the two explosives. Powdered emulsion explosive is an important part of China's industrial explosive field. However， in the production process of powdered emulsion explosive， there are different cartridge densities， which directly affects the yield of cartridge. Therefore， combined with the introduction of Powdered Emulsion Explosive， this paper discusses the factors affecting the yield of powdered emulsion explosive， so as to provide some reference for related production work.
Key Words： Powdered emulsion explosive;Drug roll yield;Charging equipment; Influence factor
粉狀乳化炸药的应用，有效的推进着煤矿生产领域发展，不过在粉状乳化炸药生产期间，原材料、生产工艺参数以及装药设备等因素会在一定程度上对药卷成品率产生影响。所以，在粉状乳化炸药生产过程中，需要相关生产单位及技术人员充分掌握粉状乳化炸药生产工艺，明确影响要卷成品率的相关因素，在生产过程中合理选用原材料，优化确定生产工艺条件，并使用性能优良、自动化程度高的装药设备，在此基础上不断提升粉状乳化炸药药卷成品率。
1 粉状乳化炸药的介绍
粉状乳化炸药属于新型硝酸铵炸药，同时具备铵梯炸药和乳化炸药双方优点，且解决了氨基炸药吸湿结块性明显、生产安全性不足、毒性大等问题，还规避了胶状乳化炸药因为药态较软存在的爆破不佳和装药困难缺陷，目前在非煤矿山工程爆破领域广泛应用。粉状乳化炸药生产中，主要应用新型无梯炸药生产技术，其分散相主要是氧化剂水溶液，连续相是可燃剂油相，经乳化剂作用并利用乳化工艺，实现油包水型乳胶基质的制备，而后以喷雾制粉工艺最终制出粉状乳化炸药[1]。
2 粉状乳化炸药药卷成品率的影响因素
2.1 原材料
在粉状乳化炸药生产过程中，原材料选用会直接影响装药药卷成品率。首先，生产中所用的硝酸铵材料会因生产厂家不同，材料中的水分、添加剂以及pH值等都会具有较大差异，进而使得硝酸铵在一定温度下有着不同的晶形变化、析晶点以及晶变速度，在相关变量因素影响下，对氧化剂盐具体结晶状态产生影响。同时硝酸铵当中所用添加剂会对乳胶基质质量产生明显影响，从而会影响到所生产炸药实际储存期。粉状乳化炸药所生产的药粉会因硝酸铵出自不同厂家呈现出不同的流散性，若选择不当，会使部分药卷重量在160g以下，整体密度较低，而部分装出药卷又具有太大重量，整体密度超出1.0g/m3，存在明显的药卷硬化情况，还会影响到炸药储存期，严重情况下还可造成拒爆，使装药药卷成品率明显下降[2]。
其次，炸药生产中所用乳化剂保持着大分子框架结构，主要以单分子形式在油中溶解，并会形成单分子膜，被界面所吸附。乳化剂其运动粘度保持在380～400mm2/s区间时，经乳化会产生较厚油膜，并形成粘稠的乳化基质，这种情况会使乳化设备在实际运行期间出现较大电流，同时螺杆泵在输送基质过程中面临较大压力，严重情况下压力可达到1.5MPa，和压力报警限非常接近，极大的降低了生产安全性[3]。另外所生产药粉会具有较高的粘滞性，从而降低其流散性，并且在装药过程中药卷密度大小不一，直接增加了不合格药卷生产率，药卷成品率明显下降。经相关试验，选择在生产中应用运动粘度保持在320～340mm2/s区间的乳化剂，同时控制螺旋泵压力保持在0.4～0.8MPa区间，发现整个制药过程保持良性运行，且乳化较好，所制药粉可相对便捷的装药。 最后，要在常温条件下确保炸药成形，所用油相材料当中的松香、微晶蜡会对药卷成品率产生较大影响。一旦在生产中选定某些厂家所生产的松香、微晶蜡，经过一定时间的使用，发挥着良好功效，通常不建议轻易更换松香以及微晶蜡生产厂家，若盲目更换，可能会在装成药卷一定时间后出现药卷萎缩情况，同时药粉存在严重的破乳问题，直接影响经济效益。
2.2 进风温度
粉状乳化炸药生产过程中，制粉环节经除湿机处理之后，系统中会进入低温干燥风，此过程即为药粉降温过程，之后主旋风分离器其尾风会再次返回制药塔当中，由此建立冷风系统回路。因为乳化基质在雾化造粒过程中会大量释放出热，如果除湿机的出风口其温度超过25℃，很容易出现药粉粘结情况，并且药粉当中会出现小型基质团，生产期间装药机钻头表面很容易粘附小基質块，影响下料顺畅度，进而造成药卷密度过小，成品不合格。经过实验测试，采取有效措施使除湿机出口的温度始终保持在10～15℃区间，并控制空气相对湿度低于40%，所制成药粉相对理想，并且可方便装药[4]。
2.3 油水比例
粉状乳化炸药生产过程中，其乳化质量受到油水配比的直接影响，若油水比例不合理，会对制粉工作产生负面影响。具体的说，在制粉环节油水比例属于关键参数，会对炸药储存稳定性及性能优劣产生决定性影响。生产期间，需通过反复实验并经科学论证确定油水配比，如果油水配比失调，例如其中水相占比过大，在生产期间虽然不影响正常制粉工序，并且药粉制成之后整体外观正常，不过在产品贮存期间会出现性能下降问题，甚至会引发重大质量事故;而如果其中油相占比过大，会因为油相材料具有较低闪点，应用于煤矿井下环境中会有较大几率引燃瓦斯气体，进而引发重大安全事故。同时若油箱占比过大，所制药粉往往也有较大粘结性，影响装药质量。因此，在实际生产中要严格依据技术转让方在技术交底中所提油水配比进行生产，在此基础上保证产品质量更加可靠与稳定。
2.4 气液比
在粉状乳化炸药生产过程中，会使用到气流式雾化器，该装置主要是在高压气流利用下瞬间把乳化基质剪切为小的油包水型颗粒。若在生产中未严格控制好气液比，使得气液比超过0.5，会造成粉体颗粒过小，影响流散性，并对后续装药产生不利影响，同时还会使生产能耗增加;而若气液比在0.2以下，又会使粉体颗粒过大，影响冷却，还容易粘附在塔、管道等设备中，对正常生产造成不良影响，还会增加装药困难度[5-6]。通常情况下，应注意使气液比保持在0.2～0.4区间内，此条件下所制成的药粉更易于装药。
2.5 装药设备
首先装药机小料斗会影响药卷成品率，比如生产中所选自动装药机在装药期间凸轮长期处于振动状态，会使小料斗出现变形问题，而变形部位因为空间逐渐变小，同时会减少药量，从而出现下料不均匀情况，生产中此部位所装出药卷保持着较小密度，增加药卷不合格率。如果料斗变形程度比较小，并且变形位置相对较高，一般很难发现，但这种情况依然会较大程度的影响装药质量，所以生产中需要定期或不定期的进行料斗整形工作，以促进装药药卷成品率有效提升。
其次，装药钻头也会对药卷成品率产生影响，因为装药钻头在长期使用中会和药粉产生摩擦力，基于摩擦生热原理，造成药粉在受热情况下容易在钻头上粘附。出现这一现象后，麻花钻头的螺叶会逐渐减小间隙，进而使钻头单位时间内输药量明显降低，在装药量比较小的情况下，会使药卷密度下降，无法达到标准要求。为改善此现象，要求生产中每班都要彻底清理钻头，在此基础上保证正常、高效的装药。
最后，装药机钻头行程速度会影响药卷成品率，因为在装药过程中，装药机钻头可以调整钻头转速和行程速度，这就造成生产中面临相关参数的协调问题。如果药粉质量缺乏稳定性，需要根据药粉的流散性、颗粒度、含水量等参数，同步和实际生产情况相结合，根据生产经验摸索出两者相匹配的运行参数。比如在钻头频率保持在38Hz情况下，利用节流阀将钻头行程速度进行适当调整，保持一个合适的值，那么在产能1.8～2t/h情况下，所制药粉其装药密度保持在0.85～0.88g/cm3区间，此时可在确保产品质量合格基础上提升生产效率。
3 结语
综上所述，原材料、生产工艺参数、设备是影响粉状乳化炸药药卷成品率的主要因素。所以在实际生产期间，要合理选择硝酸铵、微晶蜡、乳化剂等原材料，并应按照有关规范，结合实际情况恰当的选择生产工艺参数，不断提升设备的自动化程度，在此基础上保证粉乳药粉质量，并提升粉状乳化炸药药卷成品率。
参考文献
[1] 白建明.影响粉状乳化炸药质量的关键因素探讨[J].煤矿爆破，2020，38（2）：19-21.
[2] 刘大维.浅析远程配送乳胶基质的性能要求[J].爆破，2020，37（1）：119-125.
[3] 苏浩祥.添加煤粉的铵油炸药相容性研究[D].淮南：安徽理工大学，2020.
[4] 康民惠.粉状乳化炸药与改性铵油炸药高温爆破安全性对比分析[J].现代矿业，2017，33（8）：301，304.
[5] 任卫东，张爱军，彭亚洲，等.粉状炸药塑膜自动装药机的研制[J].爆破器材，2019，48（1）：32-37.
[6] 彭渊.胶状乳化炸药质量影响因素研究[D].南京：南京理工大学，2018.