CN106699487A - 一种用于制备乳胶基质的混合器及制乳方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制备乳胶基质的混合器包括本体和输气管，本体为容器，顶端设置有进料口，本体外壁设有保温水层本体内轴向设置二个以上的网状隔层；本体下端设置有输气管，穿过本体外壁及保温水层进入容器内；所述的输气管上设置有若干个出气孔。本发明还公开了使用该装置的制乳方法。本发明装置的混合器，结构简单，装配便捷。本发明制乳方法的重点改进之处在于利用高压空气配合网状隔层的设置对水相溶液和油相溶液实现混合，并采用“负压成乳”方式制备乳胶基质。由于是使用高压空气作为动力制乳，故而在混合器内无机械部件运转而带来潜在的机械摩擦，以及“热点”的形成，热量积累，静电等风险，安全性高。

Description

一种用于制备乳胶基质的混合器及制乳方法

技术领域

本发明涉及一种用于制备乳胶基质的混合器及制乳方法，属于炸药制作领域。

背景技术

使用炸药对矿体进行爆破是目前采矿过程中最为经济的一种方式，而乳化炸药因其自身的爆炸威力强，抗水性能好，保存期长等特点广泛应用于矿山开采中。

乳化炸药是经过‘敏化’（包括化学敏化和物理敏化）的乳胶基质，具备雷管感度或起爆具感度。

目前，乳胶基质的制备过程主要包括水相制备，油相制备及剪切式乳化过程。其中乳化过程是指按一定比例混合的水相溶液和油相溶液，借助较强外力（如机械搅拌／剪切）作用，线速度达到7 - 12m/s，将水相以微小液滴的形式均匀分散在连续的油相溶液中，同时借助乳化剂的作用形成的一种粘稠状膏状物。

中国专利，公开号为CN101863722A,申，专利名称为“一种超低密度乳化炸药及其制备方法”，该发明专利披露的乳化方法使用的是机械回转式搅拌装置。在国内目前该行业的生产中，也大多使用机械回转式搅拌装置。

目前机械回转式搅拌装置制乳器通常由两部分构成：定子（制乳器外壳）和转子（定子中的机械运转部分）。生产时高速运转的转子（转速600rpm – 1400rpm）对定子中的原材料进行回转式机械搅拌，通过剪切的方式来进行乳胶基质的制备。这种机械剪切式的乳胶基质制备过程中，可能会因为机械部件的高速运转而带来包括机械摩擦、“热点”、火花、静电、热能积累等潜在高风险。这对生产企业来说是巨大的安全隐患，风险系数很高。

发明内容

为克服上述不足，本发明目的是提供一种非机械式、静态的制备乳胶基质的混合器及制乳方法，从根本上杜绝机械摩擦、“热点”、静电、火花、热能积累等潜在风险，安全性高。

本发明的方案如下：一种用于制备乳胶基质的混合器，包括本体和输气管，所述的本体为容器，顶端开口不封闭，为进料口；所述本体外壁设有保温水层；所述的本体内轴向设置二个以上的网状隔层；

所述的本体下端设置有输气管，穿过本体外壁及保温水层进入容器内；所述的输气管上设置有若干个出气孔。

进一步，所述的网状隔层为三个。

本发明制乳方法为，

a、将用于制备乳胶基质的水相溶液和油相溶液从进料口送入混合器本体内，由于水相溶液和油相溶液密度不同且互不相容，两者相互自动分离形成分界层，且油相溶液位于混合器最上层网状隔层上部；保温水层温度保持在70-80℃；

b、将压缩空气通过输气管送入混合器本体内的底部，压力为0.4 – 0.6MPa，流量为10–15L/min，成乳时间为8 - 24sec；

c、检测乳胶基质参数，达到要求后，即可停止泵入压缩空气。

本发明装置的混合器，结构简单，装配便捷。本发明制乳方法的重点改进之处在于利用高压空气配合网状隔层的设置对水相溶液和油相溶液实现混合，并采用“负压成乳”方式制备乳胶基质。由于是使用高压空气作为动力制乳，故而在混合器内无机械部件运转而带来潜在的机械摩擦、以及“热点”的形成、火花、热量积累、静电等风险，安全性高。同时，所得的乳胶基质相比传统制乳器所得的乳胶基质粘度高。

附图说明

图1为本发明混合器的结构示意图。

图2为本发明“负压成乳“的过程示意图。

图3为本发明“切割成乳”的过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种用于制备乳胶基质的混合器，包括本体1和输气管2，本体为容器1，顶端设置有进料口3；本体1外壁设有保温水层4；本体内轴向设置二个以上的网状隔层5；本体1下端设置有输气管2，穿过本体外壁及保温水层进入容器内；输气管2上设置有若干个出气孔。

本发明网状隔层优选为三个。按从本体上端往下端的设置顺序，各个网状隔层的目数递减。输气管与外部输气装置连接。

本发明装置混合器的顶端为开口设计。因为如果采用封闭式设计，制乳时随着压缩空气的不断进入，混合气内的压力会越来越高，引起高压。并且等到混合器内压力与压缩空气压力相等时，将无法再将压缩空气压进去，无法制乳。

如图2 、 3所示，本发明的制乳方法为，

a、将用于制备乳胶基质的水相溶液和油相溶液从进料口送入混合器本体内，由于水相溶液和油相溶液密度不同且互不相容，两者相互自动分离形成分界层7，且油相溶液6位于混合器上部；保温水层温度保持在70-80℃；

b、将压缩空气通过输气管送入混合器本体内的底部，压力为0.4 – 0.6MPa，流量为10–15L/min，时间为8–24sec；

压缩空气从底部进入，在第一网状隔层8与本体底端之间的水相溶液中形成大体积气泡；大体积气泡经过第一网状隔层8、第二网状隔层9和第三网状隔层10之后到达第三网状隔层10与分界层7之间的水相溶液，这一过程中，通过网状隔层对气泡的体积分割，气泡的体积逐渐变小，数量逐渐增加。同时，气泡因压力作用在高速上升过程中，在其底部形成一个负压区，通过水相与油相分界层7后，气泡继续上升到油相层的上表面 （气液表面），然后散失到空气当中；在这一过程中，气泡底部的负压区便会将水相溶液“带入”油相溶液中，形成分散在油相溶液中的“液滴”，这一过程，我们称之为“负压成乳”。

另一方面，压缩空气形成的气泡在高速上升的过程中，形成推力，推动两侧的溶液按图3中椭圆所示形箭头方向形成对流；经过第一个“负压成乳”过程在容器上部形成的分散在油相溶液中的水相溶液液滴，因对流作用流动到容器底部，到达输气管气孔附近时，高速的高压空气对体积大的水相溶液液滴再“切割”成小的液滴；这一过程，我们称之化“切割成乳”

本体中的水相溶液和油相溶液经过上述第一个“负压成乳”及第二个“切割成乳”的叠加作用，周而复始，一定时间内即可形成均一的乳胶基质。

c、检测乳胶基质参数，达到要求后，即可停止泵入压缩空气。

以专利公开号为CN101863722A,申请人为中国神华能源股份有限公司和神华准格尔能源有限责任公司，专利名称为“一种超低密度乳化炸药及其制备方法”，当中公开的制备配方及方法后所得的油相溶液和水相溶液做为本发明实施例中的油相溶液和水相溶液。

实施例1

a、将上述水相溶液和油相溶液从进料口送入混合器本体内，由于水相溶液和油相溶液密度不同且互不相容，两者相互自动分离形成分界层，且油相溶液6位于混合器上部；保温水层温度保持在75℃；

b、将压缩空气通过输气管送入混合器本体内的底部，压力为0.5MPa，流量为14L/min，时间为20sec。

c、停止泵入压缩空气,检测乳胶基质参数。

实施例2

a、将上述水相溶液和油相溶液从进料口送入混合器本体内，由于水相溶液和油相溶液密度不同且互不相容，两者相互自动分离形成分界层，且油相溶液6位于混合器上部；保温水层温度保持在78℃；

b、将压缩空气通过输气管送入混合器本体内的底部，压力为0.4MPa，流量为12L/min，时间为15sec。

c、停止泵入压缩空气,检测乳胶基质参数。

实施例3

a、将上述水相溶液和油相溶液从进料口送入混合器本体内，由于水相溶液和油相溶液密度不同且互不相容，两者相互自动分离形成分界层，且油相溶液6位于混合器上部；保温水层温度保持在73℃；

b、将压缩空气通过输气管送入混合器本体内的底部，压力为0.6MPa，流量为13L/min，时间为22sec。

c、停止泵入压缩空气,检测乳胶基质参数。

对比组：实验人员按照专利公开号为CN101863722A中提供的方法及配方做了数次试验来制备乳胶基质，对所得乳胶基质进行了粘度测试，结果如下表所示。实验人员对 上述三个实施例生产所得的乳胶基质也进行了粘度测试。

对比表格如下：

	对比组	实施例1	实施例2	实施例3
					粘度（厘泊）	10000 - 15000	15000-16000	15100 - 15500	15200 - 15900

从上述表格中可以看出，本发明装置的制备方法所得的乳胶基质粘度明显高于传统机械式搅拌装置的制备方法。而一定范围内乳胶基质粘度越高，说明乳胶基质微观结构越小，也就是说，分散在油相溶液中的水相溶液液滴越小，这样，氧化剂（水相）与还原剂（油相）接触的就越充分，所做出来的炸药爆速越高，猛度越大。

尽管上文对本发明的具体实施方式给予了详细描述和说明，但是应该指明的是，我们可以依据本发明的构想对上述实施方式进行各种等效改变和修改，其所产生的功能作用仍未超出说明书所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于制备乳胶基质的混合器，包括本体和输气管，其特征在于，所述的本体为容器，顶端开口不封闭，为进料口；所述本体外壁设有保温水层；所述的本体内轴向设置二个以上的网状隔层；

所述的本体下端设置有输气管，穿过本体外壁及保温水层进入容器内；所述的输气管上设置有若干个出气孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备乳胶基质的混合器，其特征是按从本体上端往下端的设置顺序，各个网状隔层的目数递减。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于制备乳胶基质的混合器，其特征是所述的网状隔层为三个。

4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种用于制备乳胶基质的混合器，其制乳方法为，

a、将用于制备乳胶基质的水相溶液和油相溶液从进料口送入混合器本体内，由于水相溶液和油相溶液密度不同且互不相容，两者相互自动分离形成分界层，且油相溶液位于混合器最上层网状隔层上部；保温水层温度保持在70-80℃；

b、将压缩空气通过输气管送入混合器本体内的底部，压力为0.4 – 0.6MPa，流量为10–15L/min，时间为8–24sec。

5.压缩空气从底部进入，在最底端网状隔层与本体底端之间的水相溶液中形成大体积气泡；大体积气泡经过设置的若干个网状隔层之后到达最顶端网状隔层与分界层之间的水相溶液，这一过程中，通过网状隔层对气泡的体积分割，气泡的体积逐渐变小，数量逐渐增加；同时，气泡因压力作用在高速上升过程中，在其底部形成一个负压区，通过水相与油相分界层后，气泡继续上升到油相层的上表面，然后散失到空气当中；在这一过程中，气泡底部的负压区便会将水相溶液“带入”油相溶液中，形成分散在油相溶液中的“液滴”，这一过程，我们称之为“负压成乳”；

另一方面，压缩空气形成的气泡在高速上升的过程中，形成推力，推动两侧的溶液形成对流；经过第一个“负压成乳”过程在容器上部形成的分散在油相溶液中的水相溶液液滴，因对流作用流动到容器底部，到达输气管气孔附近时，高速的高压空气对体积大的水相溶液液滴再“切割”成小的液滴；这一过程，我们称之化“切割成乳”

本体中的水相溶液和油相溶液经过上述第一个“负压成乳”及第二个“切割成乳”的叠加作用，周而复始，一定时间内即可形成均一的乳胶基质；

c、检测乳胶基质参数，达到要求后，即可停止泵入压缩空气。