摘要：随着我国大型露天开采和井下深部开采矿山越来越多，所要求的现场混装炸药用量也越来越大，工信部2010 年发布的《民爆行业技术进步指导意见》明确指出鼓励工业炸药生产方式由固定地面生产线向现场混装作业方式发展；鼓励发展散装型或大直径包装工业炸药产品；鼓励发展胶状乳化炸药。《民用爆炸物品“十二五”发展规划》明确提出：“工业炸药向现场混装和散装型方向发展，现场混装和散装型产品所占比例达到 50% 以上”，而截至 2011 年底，我国现场混装炸药所占比例还只有 17%，这充分说明我国现场混装炸药生产技术市场潜力巨大。
关键词：乳化炸药；乳胶基质；正交试验；密度
基于我国民爆行业的产业政策、市场需求，进行6 ～15 t/h 大产能乳化炸药移动式地面站生产工艺的研究，以满足“地面制乳，远程配送，现场常温敏化、装药”的第三代乳化炸药现场混装技术要求，对促进我国民爆行业的发展，提高安全生产水平和经济效益，具有广阔的应用前景和十分重要的现实意义。现场混装乳化炸药乳胶基质移动式地面站生产线按物料流向可分为原料准备及硝酸铵输送、油水相配制及储存、连续乳化等工序。该生产线采用连续化生产，各工序集中在汽车底盘上组成了一个有机的整体。由于受到现场各种因素的影响，半成品乳胶基质密度不均，造成敏化后乳化炸药性能差异较大，因此，研究生产工艺具有现实意义。
1 现场混装乳化炸药移动式地面站制乳工艺
乳化基质移动式地面制备站是民爆器材领域中生产现场混装乳化炸药半成品乳化基质的成套设备，属于化工领域。其技术原理为：将乳化剂、柴油、机油经过计量后配置成油相溶液，将硝酸铵、水、添加剂经过计量后配置成水相溶液；将配置合格的油、水相溶液按工艺配方要求通过计量泵送，经乳化器乳化成符合要求的乳胶基质；乳胶基质可不经冷却系统或通过冷却系统后进入乳胶基质输送泵；最后由乳胶基质输送泵输送至基质储罐或混装车内，将地面站生产的乳胶基质通过混装车运送到爆破现场，通过混装车螺杆泵泵送，经过软管，达到炮孔，进行敏化、装填在爆破作业现场敏化后成为露天型乳化炸药。在这一过程中，要求乳胶基质具备适当的粘度，满足泵送需求，尽可能的降低输送压力。现场混装乳胶基质除了满足热稳定性、较低的粘度外，还需要具备一定储存期和颠簸性能。
根据乳化炸药配方设计基本原则，考虑到车载式现场混装乳化炸药对乳化基质质量及流动性的特殊要求，根据公司总结多年来乳化炸药的经验，结合实验室配方数据，得出露天型乳化炸药的配方。影响乳胶基质密度的因素很多，包括工艺配方、工艺温度、压力及现场环境等。在保持工艺条件一定的情况下，乳胶基质含水量、添加剂量、油水相配比、乳化剂量对乳胶基质的密度影响很大。
2 影响现场混装乳化炸药乳胶基质密度的因素研究
模拟乳化基质移动式地面站制乳：定量硝酸铵和硝酸钠与水形成的硝酸盐水溶液，再定量乳化剂和油组成的油相，于合适的温度下，通过乳化搅拌机的乳化作用，得到油包水型的乳化基质。
2．1 实验方法及装置
1）实验试剂：0 # 柴油；40 # 机油；硝酸铵（工业纯）；蒸馏水；乳化剂 Span －80 及其他添加剂等。
2）实验仪器：JＲJ300 － S 型数显剪切乳化搅拌机；恒温水浴槽；密度杯；电子天平等。
3）实验步骤：结合传统 AE － HLC 型露天型散装乳化炸药理论与工业生产工艺流程，采用图 1 所示流程制备乳化基质。
图1 乳胶基质制备流程
2．2 正交试验
在现场制乳中，在温度、压力等工艺条件和工艺流程不变的情况下，影响乳胶基质密度的因素主要有含水量、添加剂量、水油相配比、乳化剂量。通过调节可对乳胶基质的密度进行控制。以乳胶基质密度作为考察指标，采用正交试验的方法优化制乳配方。考察了含水量、添加剂量、油水相配比、乳化剂量等 4 个因素，共选择 3 个水平，选取 L 9（3 4）正交试验表进行试验安排，正交试验设计及结果分别见表 1 ～2。
表 1 正交试验因素及水平
表 3 正交试验结果
2．3 试验结果分析
由表 3 结果可知，现场混装乳化炸药移动地面站乳胶基质密度因素影响大小依次为：含水量（A）＞ 乳化剂加入量（D）＞ 油水相配比（C）＞ 添加剂量（B）。通过对各个因素的分析可知，水的加入量为关键因素，即含水量对乳胶基质的影响最大，随着含水量的增加，乳胶基质密度相应降低。含水量过高，会影响成乳效果，导致乳胶基质的稳定性降低，储存期缩短，敏化后的乳化炸药性能降低，达不到要求，还有可能会不成乳。乳胶基质密度随着乳化剂加入量的增加而增大，连续相的包覆性越好，乳胶基质的稳定性越好，储存期相应会延长；若乳化剂加入过量，会使得乳胶基质粘稠度增加，不利于乳胶基质的输送。水油相配比的减小也会使乳胶基质密度减小；添加剂对乳胶基质密度的影响不大。
3 结 论
通过正交试验研究了影响现场混装乳化炸药基质密度的主要因素。结果表明，通过调节水含量和乳化剂添加量，可以将现场混装乳化炸药移动地面站乳胶基质密度控制在国家要求的范围1．25 ～1．35 g/cm 3 之内，以达到乳胶基质性能的稳定，保证乳化炸药爆破效果。
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论文作者:王守东
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：基质论文; 乳胶论文; 炸药论文; 现场论文; 密度论文; 正交论文; 地面站论文; 《基层建设》2019年第13期论文;