乳化炸药生产过程的质量控制

2021-04-11

当代化工研究 2021年8期

（葛洲坝易普力四川爆破工程有限公司四川 610000）

引言

乳化炸药是当下汗水工业炸药的第三代产品，通过乳化技术制备的油包水（W/O）型抗水工业炸药被统称为乳化炸药。该种炸药的爆炸性能较好，并且具备较高的抗水能力，能够长时间存放，并且可以有效避免潮湿环境对爆炸效果造成的影响。另外，在当下的爆破作业中，使用该种炸药，也可以将爆破对环境造成的污染最小化，生产使用成本也较低，在当下的炸药市场中，具备较强的竞争力。近些年，我国的乳化炸药生产展现出了多种生产工艺，目前，主要使用的生产工艺为连续式生产工艺，为了确保生产过程中具备较强的安全性，并且保障炸药生产的质量，就必须要深度挖掘炸药生产的工艺流程，分析各工艺的原理以及控制要求。

1.乳化炸药生产工艺流程简介

通常情况下，乳化炸药的生产需要通过油相原料与水相原料的混合搅拌形成乳化基质，通过冷却敏化工艺，完成炸药的生产。一般情况下，油相原料的组成材料为无机含氧酸盐水溶液以及乳化剂。随后将油相原料与水相原料在乳化器中进行乳化作业，形成乳化基质。完成乳化后，将乳化基质传送至浸冷机中进行冷却，随后进行敏化。在整个过程中，无论是油相原料还是乳化机制，都不具备针对雷管的敏感性，都不能算做真正意义上的炸药，通过敏化作业，可以提高乳化基质的敏感度，以便形成了真正意义上的炸药。在完成敏化作业后，即可将乳化炸药送至包装机，进行自动化包装。

综上所述，乳化炸药的主要生产流程为油相原料的生产与储备；油相材料与水相材料的搅拌乳化；乳化基质的冷却；乳化基质的敏化形成炸药，最终对乳化炸药进行包装。

2.乳化炸药生产工艺过程及其控制

(1)原料配制工艺及控制

原料的配置工艺主要针对油相原料以及水相原料的生产与储备。并且通过析晶点测试的方法，不断调节油性原料的配比，以保障油性原料的质量满足后续的生产。

①原料配制工艺

原料配制是乳化炸药生产的初期工作。目前，我国的炸药产业使用的乳化炸药原料与配比是多样化的，并且想要保障乳化炸药的爆炸性能，就必须要根据不同原料的特性，制定不同的配比方案。目前，我国的乳化炸药生产主要分为两种，分别为油相乳化炸药以及水相乳化炸药。所谓的油相乳化炸药，就是在炸药生产的过程中，在熔化罐中加入一定量的复合油相以及乳化剂，在加入复合油相时，要考虑乳化剂的含量，确保两者之间的含量平衡。随后，使用蒸汽对熔化罐进行加热，在一定温度下对溶液进行搅拌，形成油相溶液后，将油相导入到储备罐中，以备后续炸药生产使用。而水相炸药的原料则是硝酸铵、硝酸钠、氯化铵以及水，在生产的过程中，需要按照规定的比例将几种材料导入熔化罐中利用蒸汽对熔化罐进行加热，并且在一定温度下对溶液进行搅拌，形成水相溶液后，将溶液导入水相储备罐中为后续的生产做准备。

②析晶点测试

首先，准备容量为250ml并且具备测温功能的三角烧杯，在熔化罐的出口处取出一定量水相溶液，将这些水相溶液倒入烧杯中。倒入烧杯的溶液量控制在200ml左右，并且要确保烧杯的温度测点在溶液之中，随后对烧杯中的液体进行摇晃。在摇晃的过程中，要对烧杯中溶液的情况进行记录，观察其中是否会产生一些细小毛絮状的物质结晶，如若溶液中出现了细小结晶，并且烧杯中溶液的透明度发生变化，这一瞬间溶液的温度就是水相溶液的析晶点。如果析晶点在预定值的范围内，那么该溶液的质量则为合格。如若析晶点数值较高，就需要根据实际的数值，向水相灌中灌入适量的水，并且取出一部分进行二次测试。如若二次测试析晶点低于预定值，就需要在水相罐中加入一定量的硝酸铵和硝酸钠。在每次加入水或者硝酸铵以及硝酸钠时，都需要进行充分地加热搅拌之后，才可以进行下一次实验。通过多次实验对比，最终得到质量合格的水相溶液。

(2)乳化工艺控制

在准备好油相原料以及水相原料之后，需要将油相原料以及水箱原料分别储存至相应的储存罐，并且经过一定的加工处理，直到油相溶液以及水相溶液达到生产要求后，方可进行乳化生产。乳化工艺是将油相溶液以及水相溶液按照工艺需求泵送至乳化器乳化的工艺。通过乳化器乳化，将油相溶液与水相溶液乳化成一种具备高稳定性的油包水型物质，通过显微镜观察，该种乳化基质呈现“油包水”形态，油相原料包裹水相原料。也就是乳化炸药的基质，该种物质具备较高的密度，并且形态较为粘稠，呈现为一种热力学不稳定体系。

想要控制该工艺的生产质量，其根本工作在于油相原料以及水相原料的稳定向。油相原料以及水相原料通过搅拌，便可以形成乳化机制，乳化机制的外部结构为油相原料，而内部结构为水相原料，也就是所谓的“油包水”结构。“油包水”结构中的油膜厚度是一定的，无论是过薄还是过厚，都会影响到炸药的爆炸性能。油相原料以及水相原料注入到乳化器时，需要对油相原料以及水相原料的流量进行控制。在开机后，需要先设定油相原料的流量，在油相原料的流量稳定之后，注入水相原料。水相原料的注入流量应当依循乳化需求以及油相原料的注入流量设定。乳化器在搅拌的过程中，水相原料以及油相原料会组合形成膏状物质，乳化作业完成。在乳化过程中，需要时刻控制乳化器内部的温度，确保搅拌温度维系在90℃-100℃之间，一旦温度过高或者乳化器发出超限能报警，就要及时停机，对乳化器进行调整。

(3)冷却工艺及控制

在乳化炸药的生产过程中，乳化基质的冷却是较为关键的工序之一，想要保障后续的敏华工艺能够顺利进行，就必须要做好乳化基质的冷却作业。另外，乳化基质的冷却环节也并非完全独立的，乳化基质的冷却质量与上述几个环节息息相关。另外，考虑到不同的炸药配方，使用的冷却方法也完全不同。目前，在乳化炸药生产中，主要使用的冷却方法是水冷却。

一般情况下，需要使用浸冷机完成对乳化基质的冷却，乳化基质在浸冷机中，与冷却水之间的温度发生转换，并且通过对浸冷机的调节，控制水冷却最终能够达成的效果，将乳化基质的温度冷却至敏华工艺需求的温度。该种冷却方式具备较高的可操作性，针对不同的原料以及配比，可以设定不同的温度，能够直接将乳化基质控制在一定温度中。

冷却工艺的控制主要针对水冷却的温度进行控制，为了保障乳化机制的温度能够满足后续敏华工艺的需求，需要对浸冷机中的乳化基质进行实时监测，掌控乳化机制在冷却过程中发生的温度变化。并且还要控制好浸冷机出口的温度，确保乳化基质脱离浸冷机时的温度。另外，还要对进水以及出水的温度进行检测，控制浸冷机的进水以及出水的流量，以此达成控制浸冷机的冷却温度，将冷却的范围控制在标准要求之内。在冷却的过程中，不仅可以通过控制进水和出水的流量完成对冷却温度的控制，还可以通过对冷却水的温度进行调节，来控制乳化基质的冷却温度，将乳化基质的温度控制在敏化工艺的需求之内。

(4)敏化工艺及控制

敏化工艺是乳化炸药制作流程中最为重要的工艺。在前期的工艺中，无论是乳化还是冷却，乳化基质都不会对雷管产生反应，也就是说，在前期的工艺中，并不能从严格意义上称之为炸药。通过敏化工艺，加强乳化基质对雷管的敏感度，让乳化基质能够与雷管产生反应，形成真正意义上的炸药。

一般来说，敏化工艺的控制主要针对物料的密度，物料的密度控制可以通过膨胀珍珠岩等物质的注入，改善物料的密度。如果从化学角度控制敏化效果，就需要对注入的敏化剂剂量进行控制，并且对乳化基质的反映速度进行控制。无论使用何种方式对乳化基质进行敏化，都会受到乳化、温度以及压力等等因素的影响。因此，想要保障敏化的效果，前提是要做好前期的乳化以及冷却作业。在敏化的过程中，也需要时刻控制敏化剂诸如的流量，并且控制好敏化剂发生反应的时间。在敏化的过程中，时刻控制物料的温度与密度，一旦敏化温度超过上限，则需要及时停机，确保炸药生产的稳定性。