大产能胶状乳化炸药氧化剂水相溶液的配制

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摘 要：依据国家民用爆破器材行业产业政策发展方向的要求，近年来硝酸铵水溶液在大产能胶状乳化炸药生产中得到了快速、广泛的应用。文章根据企业应用情况，在简化生产工艺、稳定产品质量、节能降耗、保证职业健康安全等方面，对硝酸铵水溶液取得的经济效益和社会效益进行了阐述，同时文章对硝酸铵水溶液下一步的普及使用工作提出改进建议。
关键词：乳化炸药；硝酸铵水溶液；应用
引言
乳化炸药是以氧化剂水溶液为分散相（亦称水相），非水溶性组分为连续相构成的乳化体系，属于油包水型（W/O）[1]。氧化剂水相主要由硝酸铵、硝酸钠、水组成，传统水相制备工艺使用的硝酸铵采用的是结晶或颗粒状的。固体硝酸铵经破碎机破碎后，由螺旋输送机输送到溶化罐进行加热溶化，并进一步保温储存。这种工艺设计已不能很好地适应大产能胶状乳化炸药生产线（日产50吨及以上）实际生产的要求。硝酸铵水溶液的普及应用无疑成为工业炸药发展中技术进步的表现形式。
1 前期方案设计的合理性
我公司2010年新建的12000t/a胶状乳化炸药生产线为原料制备与制药包装联建的全自动化、连续化生产线。生产线设计了两个40m3不锈钢保温储罐。依据《民用爆破器材工程设计安全规范》（GB50089-2007）要求，“当硝酸铵为水溶液时可不计入该厂房的计算药量”。因此，使用硝酸铵水溶液可以有效减少危险工房危险品的存放量。
2 方案实施
公司建立了硝酸铵水溶液输送管路及槽车泊位。槽车泊位选址依地势而设，车头停泊位置与罐车位置存在高差，在不用外加动力的情况下，使槽车内液体从尾端自流；硝酸铵水溶液输送管道采用低压蒸汽保温套管，即在DN50不锈钢外面套DN80抛光不锈钢管。管路敷设成15°坡角，实现无外力下自流至两个40m3保温储罐。为防止输送过程出现硝酸铵析晶、凝固，在卸车前应对保温管路进行预保温，同时在卸车后用蒸汽或热水吹脱内管，以防积料堵塞。
3 实施效果
3.1 生产过程稳定
硝酸铵水溶液输送管道及槽车泊位设施自使用以来，卸料过程顺畅，管内无残料结晶、无堵管现象。
3.2 产品质量稳定
工业上制造硝酸铵主要生产过程是100%氨气和50%稀硝酸在微酸性条件下进行中和反应，制取硝酸铵溶液。NH3与HNO3的中和反应是一个飞速化学反应[2]。实际反应过程分为两步，第一步氨气溶解于稀硝酸所带入的水中，生成氢氧化铵（氨水）；第二步氢氧化铵再与硝酸进行反应，生成硝酸铵及水，并放出大量的热：
NH3+H2O=NH4OH
NH4OH+HNO3=NH4NO3+H2O+Q
因此，中和反应出口后，在溶液槽内的硝酸铵水溶液温度一般在120℃-125℃，浓度可达85%-93%，溶液呈微酸性。如将溶液槽硝酸铵水溶液在此条件下泵入槽车运输，依据槽车行程时间及外界气候条件，到我公司储罐的物料温度一般在95℃-110℃，此种状态的硝酸铵水溶液已基本满足乳化炸药水相配比的工艺条件要求。
截止目前，公司直接采用硝酸铵水溶液生产的乳化炸药累计22000余吨，产品经顾客使用后反映良好。良好的微酸性状态，无疑对乳化炸药生产过程的乳化及高温快速敏化过程起到较好的促进作用。其作用主要表现在两个方面：一是预乳性能好，乳胶基质状态优良，延长了炸药储存期；二是成品炸药爆炸性能较好，尤其表现在爆速指标上，一般偏高200m/s-300m/s。
3.3 短、中、长期停产硝酸铵水溶液储罐内预料处理办法
利用硝酸铵不同温度下的溶解度进行加水稀释，可彻底改变现在采用的蒸汽加热保温罐内预料的方法。余料长期处于蒸汽保温下，水分极易挥发，温度升高造成硝酸铵分解，为生产带来安全隐患（见表1）。
为使硝酸铵储罐内余料在室内（外）环境下达到饱和溶液浓度，中、长期放置不再结晶，依据硝酸铵溶解度通过计算方式补加一定质量的水，搅拌（机械或空气射流）均匀后静止存放。补加进的水量，意味着再次开工投料需要按工艺配比在水相制备罐内补充固体硝酸铵、硝酸钠的。
3.4 效益分析
3.4.1 经济效益方面
使用硝酸铵水溶液节约用煤、降低人工成本、加工动力费（破碎、输送、搅拌）等，每使用1吨硝酸铵水溶液节约费用约50元。若每年使用硝酸铵水溶液以12000吨计，年可节约60万元。
3.4.2 社会效益
（1）节能减排：每年可节约标准煤200多吨，减少了二氧化碳气体的排放。节约包装成本，避免因回收包装袋所造成的二次污染和处理费用。
（2）优化作业环境：使用硝酸铵水溶液，降低劳动者装卸、搬运、投料等作业活动强度，危险因素得到降低，生产线本质安全性得到了提高。
4 结语及建议
4.1 结语
硝酸铵水溶液直接在乳化炸药生产中使用，全年可节省费用60万元，达到节能减排目标，简化了工业流程、提高了生产效率、优化了作业环境、提高了生产线本质安全水平等，具有较好的经济效益和社会效益。
4.2 建议
4.2.1 硝酸铵生产厂家在生产硝酸铵的同时，一般亦具备生产硝酸钠的基础条件。建议生产厂家能够依据乳化炸药生产厂方的要求，配送符合乳化炸药水相配方的溶液，使炸药生产线水相制备实现无固定人员操作，从而进一步压缩在线人员，提前完成工业炸药三期发展目标。
4.2.2 完善乳化炸药国家标准，统一乳化炸药水相成份及配方。国家标准的出台必将为实现水相溶液全部由硝酸铵生产厂家统一配送成为可能。
参考文献
[1]汪旭光.乳化炸药[M].第二版.北京：冶金工业出版社，1993.
[2]赵师琦.无机物工艺[M].北京：化学工业出版社，1993.
作者简介：王生义（1975-），男，籍贯：山东省菏泽市，现职称：助理工程师，学历：中专，主要从事工业炸药工艺技术管理工作。