JWL-Ⅲ型乳化炸药连续化自动生产线的分析及研究

2023-01-28田静

山西化工 2022年8期

田静

（山西焦煤集团化工有限责任公司，山西孝义 032300）

引言

在我国工业生产过程中常用的一种炸药是乳化性炸药，这种炸药具有较高的安全性能，这种炸药经过实践和创新，威力和安全上也在不断的加强，JWL-Ⅲ型乳化炸药在我国的工业生产中起到了加强的作用，通过大规模的生产能够更好的满足我国企业的需求。JWL-Ⅲ型乳化炸药连续化自动生产线具有很好的创新性、先进性和可行性，达到国际化的先进水平。本文主要是对JWL-Ⅲ型乳化炸药的生产安全进行了研究说明。

1 JWL-Ⅲ型乳化炸药连续化自动生产线中危害分析

1.1 卸料生产设备分析

液态硝酸铵卸料是通过运输车上的运料槽将液态硝酸铵装入到储存设备中，液态硝酸铵是通过从上到下的流动方法，这种物料一般需要在110 ℃～120 ℃的温度保存，并且需要在卸料管的夹层中利用蒸汽进行保温，所以人员在卸料的过程中发生烫伤事故的几率较大。并且高密度的液态硝酸铵如果采用的加热方法不合理，出现泄露事故，其中掺杂还原性物质等都可能导致物料遇到明火发生严重的爆炸事故，其次管理、电路、罐体的设计不合理都有可能造成遇明火发生爆炸事故。

1.2 油相制备生产线分析

将油箱中的复合油进行加热融化之后对油相中的溶液进行搅拌升温作为备用。如果在存放油相时附近有热源或者是存放的环境处于封闭状态，当温度高于油相的存放温度时容易出现燃烧爆炸事故。油相溶液温控装置系统出现失效问题也会导致加热温度过高造成燃烧事故。油相溶液中掺杂易燃烧的物质会导致发热管受到杂质的黏附影响而反复的受热，形成严重的燃烧事故。不及时不彻底的清理溶液中的杂质会给爆炸事故埋下严重的隐患。

1.3 水相制备生产线分析

水相制备就是将硝酸钠、液态硝酸铵和氰化钾化学物质按照一定的比例放到水相中通过混合搅拌，之后升到一定的温度作为备用。如果在备料升温的过程中出现温控系统失效，导致加热速度过快温度迅速增高，非常容易出现燃烧事故。水相是一种处于密封状态的罐体，所以如果水相温度出现过高的状态非常容易形成由于罐体的燃烧产生的爆炸现象。水相溶液中掺杂的编织袋废料或者纸屑等物质也会导致物料燃烧，而引发严重的爆炸事故。所以需要对溶液中的杂物进行及时的清理，如果不及时的进行清理很有可能为爆炸埋下隐患。

1.4 对基质泵送和精乳生产线分析

经过粗乳器搅拌形成乳胶基质之后由螺旋泵和粗乳器输送到塑料物料仓，而这个过程就是基质泵送生产线的运行方式，之后由螺杆输送到装药机。螺杆泵输送的乳胶基质通过静态混合进行混合形成精乳，精乳的颗粒更为细小并且粘度和透明度更高更好。螺杆泵是JWL-Ⅲ型乳化炸药连续化自动生产线中最危险的一种设备。如果螺杆泵较长时间处于空转状态，会造成泵内存留的乳胶基质反复的摩擦[1]，而这一过程导致塑料基质的热量不断的增高，在散热不及时的情况下会导致泵腔内压力快速的增加，当热量达到燃烧程度时发生爆炸事故。当螺杆泵出口出现堵塞现象时也会造成泵腔内压力快速增加，存留的乳胶基质经过反复的摩擦造成严重的爆炸事故。泵杆在长时间的运转中运转的速度大于150 rpm 时，会导致泵内的压力不断增加会使螺杆泵定子的温度不断增高，当热量增加到相应的温度时会发生爆炸。如果螺杆泵出口的安全连锁装置如超压泄爆装置和压力表等，使工作人员无法观察到现场的实际情况，其中的某一项因素出现不良问题就会出现爆炸事故。由多层呈波纹型的多个合金面连接在一起呈现出蜂窝形状形成的混合单元是精乳器的组合形式，精乳器的内部直径比乳化炸药的临界直径要小很多，其本身具有安全性和稳定性并且起到防爆的作用。然而如果在精乳器中进去杂质会导致螺杆泵的压力不断增高引发爆炸事故

1.5 粗乳生产线的研究分析

通过对泵入粗乳罐内的水油按照一定的比例进行充分的搅拌之后形成形成W/O 透明的胶状混合物质。如果水油相中掺杂着机械杂质、金属性杂质，并且管路中出现过滤装置系统失效现象，杂质会顺着管路进入到粗乳罐中经过较长时间的摩擦会对局部的位置形成高热点，容易发生爆炸事故。水油相如果出现断流现象或者粗乳器出现空转现象，并且不及时不彻底的清理粗乳罐内的残留，在反复的摩擦中产生较高温度发生爆炸事故。粗乳罐体如果设计方面不存在不合理现象会导致物流残留在死角内，安全连锁装置一旦出现失效会导致出现爆炸事故。

1.6 静态敏化生产线分析

静态敏化指的是乳胶基质通过螺杆泵输送发了装药机中，在这个过程中加入敏化剂，之后敏化剂和乳胶基质通过静态分散器等单元进行混合，使乳胶基质的密度充分的降低而爆轰感度会加大。换而言之就是乳胶基质经过敏化后变成乳化炸药。亚硝酸钠和硝酸铵在敏化混合的过程中会发生强烈的放热反应，如果混合的不均匀会造成个别位置热量过高而引发爆炸事故。如果不及时的处理敏化溶液中杂质一旦进入到乳胶基质中受到乳胶泵长时间的摩擦，从而形成爆炸事故。安全连锁装置如果出现失效会导致无法监测到温度、压力和断流的真实状态，其中某一个因素出现异常会引发爆炸事故。

1.7 装药生产线分析

装药其实就是将敏化后的乳胶基质形成的乳化炸药通过管道泵输送到自动装药机形成塑模包装的药卷。如果没有及时清理RC-12 转盘式全自动装药机中的残留药物或者装药进口阀出现故障导致前端的螺杆泵压力过大，经过较长时间的摩擦会使热量不断升高从而引发爆炸事故。当乳胶基质中的杂质没有进行清理，杂质容易卡滞在管道中造成管道阻塞，密封不严实会泄露物料，并且在管道中不断的升温形成析晶之后进去到设备后经过机械的反复运转而造成摩擦升温，一旦发生燃烧而形成爆炸。设备出现故障维修不及时，带病作业会导致关键部位发生疲劳断裂，当经过强烈的撞击和摩擦后发生爆炸事故。高速运转的转盘可能会对装药机范围内的工作人员造成严重的伤害。如果不按照规定进行违章操作，装药机所有的运转范围内会对人体造成严重的伤害。与此同时，药卷工序也会产生较高的温度所以比较容易出现人员的烫伤。

1.8 冷却与包装生产线分析

冷却就是将药卷浸泡到水池中使温度降到工艺需求范围内。这个工序一般情况下不会出现爆炸事件，如果出现爆炸事故也是受到其他工序的影响。人体在进行机械操作或者清理杂物时要防止衣服卷入到机械中造成人员伤害[2]。包装是将药卷放到理料上通过皮带排列整齐，这项操作是由机器人自动识别将药卷放到皮带上，通过卷膜包装机进行热合封口输送到纸箱，最后输送到电子秤进行称重捆扎整齐。

2 JWL-Ⅲ型乳化炸药连续化自动生产线的改进

经研制成功的JWL-Ⅲ型乳化炸药连续化自动生产设备，属于是混合设备和全自动装药包装设备，同时通过应用乳化粒状铵油炸药新型工艺配方，提高了产品质量和储存稳定性。实现了乳化粒状铵油炸药生产过程的连续化、自动化和少人化，具有重要的推广应用价值，可归类于国际先进水平的科研成果。该生产线充分体现在技术研发和持续创新方面的成效，进一步提升我国企业在民爆板块的核心竞争力及其技术示范作用。

2.1 生产线技术和设备的改良

为了使氧化剂在乳化的过程中不出现结晶现象，并且提高炸药储存的稳定性，就需要对工艺和生产线设备同步进行适当的改良。

首先，JWL-Ⅲ型乳化炸药选用的是含水量（质量分数）在11%～12%的氧化剂水相溶液，水相晶的析晶温度约在77 ℃～79 ℃，硝酸钠的含量大约降低了一个百分点，通过测验确定析晶温度大约在86 ℃～88 ℃，当提高析晶的晶点后，另外可在水溶液中添加少量的晶形改良剂，使硝酸铵等类型的氧化剂结晶和溶解控制在平衡状态[3]，防止氧化剂出现过早析晶的问题。通过实践发现将0.1%～0.3%的非离子表面活性剂添加到水相溶液中，并且在其中加入一定量的十二烷基硫酸钠或者添加一定量十二烷基磺酸钠，以上都可以起到抑制结晶的效果。

其次，生产线设备改良，由于采用管路预混工艺优化JWL-Ⅲ型乳化炸药乳化工艺，而预乳和静态乳化是JWL-Ⅲ型乳化炸药乳化设备中两个重要的生产生产线，采用输送泵分别将水相和油相输送到预乳罐中进行搅拌，在搅拌均匀后进入到静态乳化器中进行乳化，这项设备在预乳时由于少量的硝酸铵析晶导致基质表面形成白色的斑点。要想促进乳化效果的提高，可以将一段50 cm 的管路增加到水相和油相进入到预乳罐前端预混，油和水相能够提前在管路中混合（管路预混器内部结构，如图1 所示），之后进行预乳和静态乳化能够使油包水离子变得细小均匀，使油和水的接触面增强，能够使其产生的化学反应更为强烈。