膨化硝铵炸药生产的连续混药技术研究

刘洋

摘要：相较于传统的生产技术而言，连续混药技术在膨化硝铵炸药生产中的应用能够大大提升生产效率，且生产工艺有着简便性的特点，极大地降低了劳动强度。文章从膨化硝铵炸药生产概述入手，探讨了锥形预混器和双螺旋混合器的组成结构和技术原理，旨在为膨化硝铵炸药生产的连续混药技术应用实践提供参考。

关键词：膨化硝铵炸药；炸药生产；连续混药技术；锥形预混器；双螺旋混合器 文献标识码：A

中图分类号：TD560 文章编号：1009-2374（2016）21-0017-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.21.008

在工业生产过程中，对膨化硝铵炸药的使用是十分频繁的，膨化硝铵炸药有着经济性良好、性能高、环保性良好的特点。膨化硝铵炸药是一种粉末状的混合物，在生产的过程中需要对膨化硝铵进行氧化，同时要通过木粉以及复合燃料油进行还原。连续混药技术对于膨化硝铵炸药的连续生产有着重要的意义，基于以上内容，本文简要探讨了膨化硝铵炸药生产的连续混药技术。

1 膨化硝铵炸药生产概述

膨化硝铵炸药是一种成本较低、环保性良好的粉状炸药，属于工业炸药的一种，膨化硝铵炸药的生产以硝酸铵自敏化理论为基础，其制造生产原理如下：采用复合表面活性剂以控制析晶工艺为基础，制造出自敏化的膨化硝酸铵，将制造的膨化硝酸铵与液体燃料和固体燃料混合，就制成了膨化硝铵炸药，其中液体燃料有着高热值的特点，固体燃料有多孔纤维性特点。

膨化硝铵炸药生产有效节约了原料成本，且在生产的过程中能耗较低，同时避免了TNT所带来的环境污染问题，提升了炸药生产的安全性。膨化硝铵炸药在生产的过程中解决了硝酸铵吸湿和结块的问题，生产流程相对简单，生产效率较高，给自动化、连续性生产带来了可能性。

连续混药技术在膨化硝铵炸药生产中的应用能够大大提升生产效率，且生产工艺有着简便性的特点，极大地降低了劳动强度。膨化硝铵炸药连续混药技术主要涉及到三个流程：（1）膨化硝铵的破碎步骤；（2）膨化硝酸铵与木粉和油相材料的定量预混和螺旋连续混制步骤；（3）晾药的步骤，其中膨化硝酸铵与木粉和油相材料的预混和螺旋连续混制是核心。

2 锥形预混器技术

2.1 锥形预混器的组成分析

锥形预混器是膨化硝铵炸药连续混药技术中的重要工具，是膨化硝酸铵与木粉和油相材料定量预混过程中涉及到的关键器具。锥形预混器的构成相对复杂，其主要构件如下：（1）混合室：主要提供膨化硝酸铵与木粉和油相材料定量预混的场所，需要注意的是在混合室中还配置了密封装置，以此来避免在预混过程中出现漏料的现象；（2）转子：转子的主要作用是将原料进行搅拌混合；（3）螺旋：螺旋的主要功能是对膨化硝铵的容量进行控制；（4）进料口、出料口：主要作用是木粉进料和木粉出料。在锥形预混器中，转子和螺旋由一根轴统一进行控制，根据混药的稀疏要求需要成对反向地设计多组桨叶，通过支撑杆将桨叶按照特定的角度固定在轴上。

2.2 锥形预混器的运作原理分析

在预混的过程中，桨叶会不断地重复运动，以此来将三种主要物料充分混合，运作过程中桨叶与物料充分接触，会产生摩擦，在摩擦力的作用下物料会进行圆周运动和轴向运动，而圆台形具也能够促进物料的纵向运动，具体来说，锥形预混器的运作原理主要有以下三个方面：

2.2.1 扩散物料混合技术。扩散物料混合指的是物料之间局部位置出现的变换和混合，相邻物料颗粒在桨叶的作用下会改变位置，这就能够实现不同物料的局部混合，经过长时间的物料混合，能够保证物料混合的均匀性。在扩散物料混合的过程中，离心力会发挥重要作用，物料在离心力作用下会被抛出，还会被桨叶碰回，在这个过程中物料的扩散混合效果更为显著。

2.2.2 循环圆周混合技术。在锥形预混器运作的过程中，物料会在中心轴搅拌转子的作用下进行往返运动，中心轴转动过程中，桨叶会接触物料，对物料产生摩擦力，不断带动物料进行规律性的圆周运动。此外，物料在圆周运动中会受到离心力的作用，搅拌转子的转速越快，物料受到的离心力就越大，在离心力的作用下，物料被中心轴甩出去，混合室有着封闭特性，甩出去的物料会与混合室四周进行碰撞，之后弹回到中心轴附近，在中心轴离心力的作用下继续进行圆周运动，往复循环，从而实现膨化硝铵炸药制造物料的充分混合。

2.2.3 物料剪切混合技术。上文中提到，物料在中心轴转动和桨叶的带动下会作循环往复的圆周运动，在这个过程中，处于不同位置的物料其圆周运动速度有所不同，这就使得不同运动速度的物料会产生碰撞作用和摩擦作用，物料之间进行滑移和剪切，这就是物料的剪切混合技术原理。在锥形预混器运作的过程中，物料剪切混合会受到混合器转速的影响，当中心轴转动越快的时候，物料受到的离心力越强，圆周运动的速度越快，物料之间的碰撞力和摩擦力越大，因此剪切效果越好。

3 双螺旋混合器技术

3.1 双螺旋混合器的结构分析

相较于锥形预混器来说，双螺旋混合器的结构相对简单一些，其主要由机体部分、转子部分和传动部分组成，机体部分与转子部分相连，转子并排安装在计提内，旋转轴和螺旋叶组成转子，螺旋叶片的形式是复合型的，采用两种叶面：一种是实体面型的叶面；一种是叶片面型的叶面。这种设计方式能够有效提升膨化硝铵炸药制造物料的混合效果。螺旋叶片上每隔一段距离就设置一个小口子，开口的后面就折成一个小叶片，其中口子的规格为4×4厘米，小叶片的规格也为4×4厘米，这种双螺旋设计也能够有效提升物料的混合效果。

3.2 双螺旋混合器的运作原理

在双螺旋混合器运作的过程中，螺旋叶片旋转，在螺旋叶片的作用下，物料会不断推移输送，物料自身有着一定的重量，同时双螺旋混合器的机壳对物料有着一定的摩擦力，因此在运作的过程中物料并不会随着螺旋叶片的旋转而旋转。上文中提到的小叶片随着螺旋叶片的旋转而旋转，在旋转的过程中对物料也会产生推动作用，物料在双向作用下会以轴线方向为中心向两侧进行扩散，相较于普通螺旋来说，这种双螺旋设计虽然降低了对物料的输送能力，但大大提升了对物料的混合能力，使得双螺旋混合器的混合效果大大增强，其具体的运作原理如下：

3.2.1 对流混合技术。在双螺旋混合器运作的过程中，不仅混合机内的叶轮转动，混合机外壳以及螺带等内部构件也处于旋转状态，这就使得物料中的粒子群会进行大幅度的位置移动，从而形成循环往复的流动，实现物料的混合效果，这主要体现在轴向的对硫混合。具体来说，在螺旋叶片的作用下，物料会向前推移，而在展开叶片以及落选叶片缺口的作用下，物料又会向后移动，这就形成了一种物料的对流，使得物料沿着轴向进行往复运动。但需要注意的是，只有一部分物料会在展开叶片和螺旋叶片缺口的作用下向后运动，因此总体上来看，向后运动的物料量要小于向前输送的物料量，因此不会影响物料轴向的向前输送，整体上还会形成一个向前的物料流。

3.2.2 剪切混合技术。相较于锥形预混器来说，双螺旋混合器的剪切混合作用相对较小，剪切混合效果并不十分明显。在双螺旋混合器内，螺旋叶片并不紧密的挨着机壳的内壁和底面，会形成一定的间隙，这就会对物料凝聚团形成一个挤压力，在压缩的作用下形成剪切效果，从而使物料凝聚团破碎，实现混合。

3.2.3 扩散混合技术。在双螺旋混合器中的叶片是螺旋面，可以看成有许多个扇形单元组成了叶片的螺旋面，且这些扇形单元的方向并不一致，因此物料在不同方向扇形单元的作用下会产生不同的运动方向，从垂直于轴的平面上来看，物料呈现出散射状态，在不同方向上产生许多的物料流，这就实现了物料的扩散混合，物料在小叶片的作用下会沿着缺口的方向向前或者向后运动，这就对物流形成了挤压力，物料在挤压力作用下实现扩散，许多物料颗粒被抛起来，搅拌转子的速度越大，半径越大，这种扩散效果越明显，物料颗粒的抛起高度越高，在抛起的过程中，物料颗粒不会再受到相邻颗粒的挤压，物料的运动更加自由，物料颗粒之间的位置出现了自由的变换，从而实现扩散混合。

在扩散混合的过程中，越靠近双螺旋混合器中线，这种扩散混合效果越显著。双螺旋混合器中有两个转子，在运作过程中，两个转子的旋转方向相反，且在机体中的一个叶片上存在运动重叠，越靠近中心线的物料受到桨叶的作用越明显，运动更加强烈，物料在螺旋页面以及展开小叶片的作用下会离开叶片，在离开叶片的瞬间，物料受到惯性的作用会自由的散落，不同物料之间会形成随机的碰撞和摩擦，从而形成一个流态化区域。在流态化区域中，物料的运动是自由的，物料颗粒不再受到其他颗粒的挤压和束缚，且失去机械支撑，因此所有的物料颗粒都呈现自由运动的状态，在运动的过程中能够实现与其他物料颗粒充分的扩散混合。在流态化区域中，摩擦力相对较小，且混合作用面相对平和，并没有强烈的作用力会使物料进行高速运动，因此混合后的物料不会出现离析的情况。在流态化区域中，物料的这种扩散混合状态相当于液体分子扩散，在扩散的过程中呈现出无规则的运动，在离开叶片的一瞬间，物料处于失重状态，受到惯性作用，因此扩散混合也称为瞬间失重混合。

4 结语

综上所述，连续混药技术在膨化硝铵炸药生产中的应用能够大大提升生产效率，且生产工艺有着简便性的特点，极大地降低了劳动强度。膨化硝铵炸药生产的连续混药技术主要由锥形预混器和双螺旋混合器来实现。本文简要分析了锥形预混器和双螺旋混合器的结构组成，探讨了二者的运行原理，旨在为膨化硝铵炸药的连续混药生产实践提供参考。

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（责任编辑：黄银芳）