CN1970512A - 一种粉状炸药的制造方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉状炸药的制造方法及设备，该粉状炸药由下述原料及质量百分比配制而成：氧化剂70～92，水5～12，可燃剂2～6，乳化分散剂0.1～0.9，改性添加剂0～10，消焰剂0～10，其制造方法为：(1)将氧化剂、消焰剂、水在100～130℃下混合溶解成水相材料；(2)将可燃剂和乳化分散剂在90～110℃下混熔成油相材料；(3)将水相材料加入油相材料中，低速乳化混合或经静态混合装置混合成乳液或悬浊液状态；(4)制粉。本发明还包括一种带式真空连续干燥机。本发明之工艺可柔性生产乳膨炸药、膨化硝铵炸药、改性铵油炸药三种炸药，产品爆炸性能好，不结块，而且生产安全，生产能耗可降低30％以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种粉状炸药的制造方法及设备，尤其是涉及一种无梯粉状炸药的制造方法及设备。
背景技术
粉状硝铵炸药是目前使用量较大的工业炸药品种，主要有铵梯炸药和铵油炸药两大类。一般而言，铵梯类炸药含猛炸药敏化剂梯恩梯，其爆炸性能优于铵油类炸药，但梯恩梯是有毒成分，对人体有害，而且成本高。铵油类炸药成本低，生产工艺简单，但爆炸性能差，且易渗油变质，储存性能差。上述两者均易吸湿结块，抗水性能差，且由于爆速低，不能满足硬度大的矿岩爆破工程的需要。
我国八十年代以来研究开发推广了粉状铵梯油炸药，将梯恩梯降至3～7％，爆炸性能接近2号岩石粉状铵梯炸药水平，在一定程度上提高了粉状硝铵炸药的防结块能力，降低了生产过程中梯恩梯粉尘的污染，但是没有从根本上克服已有技术的缺点。为了克服上述现有技术的缺点，洪有秋等人提出了“高分散度粉状铵油炸药”，它采用乳化方式制备硝酸铵饱和水溶液和矿物油的水包油型乳状液，使矿物油分散在硝酸铵溶液中，然后在轮碾机中将乳状液与添加剂及木粉等混合，经常压干燥形成铵油炸药。该炸药优点是不含梯恩梯，提高了铵油炸药的爆炸性能，但仍存在以下问题：(1)水包油型乳状液在轮碾机中混合干燥过程中，硝酸铵开始结晶，由于晶粒的成长过程得不到有效控制，其分散均匀性仍然较差，它直接影响铵油炸药的爆炸性能；(2)采用常压干燥除水，干燥时间长，能耗高。
为了克服上述所有技术的缺点，十余年来，围绕无梯粉状炸药及其连续生产工艺，相继出现了膨化硝铵炸药、改性硝铵炸药、粉状乳化炸药等新品种。
中国发明专利申请CN1067043A、CN1088887A、CN1088901A分别公开了一种膨化硝铵炸药，它们都是先将硝酸铵改性膨化后，再与可燃剂混合，造成氧化剂、可燃剂混合均匀度不高，爆炸性能偏低。
中国发明专利申请CN1517325A公开了一种“高性能粉状铵油炸药及其制法”，该方法是将复合油相材料在高速搅拌下加入水相材料中，形成水包油型分散体系，再连续打入真空罐内干燥，再与木粉混合。用此种方法制成的炸药的物理结构为水包油型，易吸收空气中的水份而潮解，因而抗水性能很差。
中国发明专利申请CN1837164A公开了一种“粉状铵油炸药及其制备方法”产品的物理结构仍为水包油型，虽加入胶结剂和交联剂后，对抗水性能有所改善，但抗水性能仍欠理想。
中国发明专利CN1027637C、CN1067043A各公开了一种粉状乳化炸药及其制造方法，它们采用先乳化方式解决了前述专利申请氧化剂、可燃剂混合均匀度问题，但采用高剪切乳化，半成品为干结的粘稠胶体，必须采用正压气流式喷雾成粉的制造方法，此种方法生产安全性差，设备庞大，能耗高，生产成本偏高。由于该方法中表面活性剂没有防结块功能，产品容易结块，使用性能差。
中国发明专利CN1566039A公开了一种粉状乳化炸药及其制造方法，其工艺也是高速乳化形成干结的乳胶体，然后利用冷风与乳胶体磨擦成粉，这种工艺，易发生安全事故，且能耗高，生产成本高。
中国发明专利申请CN1085202A公开的“粉状乳化炸药及其制备方法”，半成品也为干结的粘稠胶体，干燥成粉方法是采用旋转闪蒸成粉设备。同样存在生产安全性差，设备庞大，能耗高，生产成本偏高；所用表面活性剂也没有防结块功能，产品仍容易结块，使用性能较差。
中国发明专利申请CN 1513834A公开了一种“乳膨炸药及其制造方法”，该方法制得的产品较易结块，爆炸性能欠佳；乳化搅拌的线速度仍然较高，生产安全性尚欠理想；各步骤操作温度较高，真空干燥时，要求的真空度也较高，因而能耗也较高；生产成本也较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种产品爆炸性能高，不结块，生产安全，生产成本低，生产能耗低，可柔性生产乳膨炸药、膨化硝铵炸药、改性铵油炸药三种无梯粉状炸药的制造方法及设备。
本发明之无梯粉状炸药的制造方法所生产的无梯粉状炸药由以下原料制成：氧化剂，水，可燃剂，油溶性乳化分散剂，消焰剂，改性添加剂。氧化剂可为硝酸铵；可燃剂可以为白蜡、复合蜡等；乳化分散剂宜选用椰油基二甲基氧化铵等；消焰剂可选用氯化钠、氯化钾、硝酸钾、磷酸铵等中的一种；改性添加剂可为磷酸酯淀粉钠盐、氧化铁黄混合物(混合比例不限)。各原料组分的重量百分比配比为：硝酸铵70～92，水5～12，可燃剂2～6，乳化分散剂0.1～0.9，改性添加剂0～10，消焰剂0～10。
本发明之无梯粉状炸药的制造方法包括以下步骤：(1)水相材料制备：硝酸铵、消焰剂(可不加)、水在温度为100～130℃(优选115-125℃)的条件下混合溶解成水相材料；(2)油相材料制备：将可燃剂和乳化分散剂在温度为90～110℃(优选95-105℃)的条件下混熔成油相材料；(3)乳化：将水相材料加入油相材料中，在搅拌线速度0.1～0.8m/s(优选0.2～0.4m/s)的条件下进行低速乳化混合或经静态混合装置混合成乳液或悬浊液状态；(4)制粉：有三种方法，第一种是将(3)制得的稀薄油包水型乳状液经压力式喷嘴雾化，真空干燥成粉，直接制得无梯粉状炸药产品，其压力式喷嘴孔径宜为1～3mm，操作压力宜为0.10～0.45MPa(优选0.15～0.40MPa)，雾化前物料温度可为100～118℃(优选105-112℃)，真空干燥绝压宜为0.015～0.028MPa(优选0.020MPa)；第二种是将(3)制得的稀薄的油包水型乳化液泵入盘式真空干燥机成粉，真空干燥绝压宜为0.015～0.028MPa(优选0.020MPa)；第三种是将(3)制得的稀薄的油包水型乳化液泵入带式真空连续干燥机内进行连续真空干燥，料斗采用双料斗一开一闭的方式实现连续出料，真空干燥绝压宜为0.015～0.028MPa(优选0.020MPa)，这是一种优选方法，效率较高，成本较低；(5)上述粉体经带式冷却机连续冷却；(6)冷却后的粉体与改性添加剂混合，即得成品粉状炸药。
所述第(4)步之带式真空连续干燥机由加热器、分布器、输送带、托辊、驱动及传动机构、卸料机构、压碎机构构成，加热器分布于输送带两侧，用于预热；分布器位于输送带始端上方，用于将乳液分布所需厚度；水平输送带由两个托辊支承，水平运行；卸料机构设于输送带末端，带有调速器的驱动及传动机构设在出料端，压碎机构位于输送带末端上方。
所述第(6)步为优选步骤，可以省略。
本发明使用新型油溶性乳化分散技术，使组成氧化剂的水相与组成可燃剂的油相形成均匀的稀薄乳液或悬浊液，由于这种油包水型乳胶体很稀薄，有利于真空瞬时膨化，炸药中的水分被蒸发后形成大量微孔，使炸药敏感度明显提高；另外，乳化分散剂为油溶性，具有一定的乳化能力和较强的防结块能力，其溶解在可燃剂中，通过乳化或悬浊，瞬间干燥工艺成粉后，乳化分散剂均匀分布在硝酸铵表面，因此产品表现出优良的防结块性；乳化搅拌的线速度更低，生产安全性好；各步骤操作温度较低，真空干燥时，要求的真空度也较低，因而能耗较低；生产成本也较低。
本发明之工艺可柔性生产乳膨炸药、膨化硝铵炸药、改性铵油炸药三种炸药，其中乳膨炸药的爆炸性能与现有粉状乳化炸药基本相当，膨化硝铵炸药、改性铵油炸药较现有工艺制备的膨化硝铵炸药、改性铵油炸药爆炸性能高10％，且完全解决了现有炸药的结块性问题，而且生产安全，生产能耗可降低30％以上。
附图说明
图1是本发明带式真空连续干燥机一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
参照附图，本带式真空连续干燥机实施例，由加热器1、分布器2、水平输送带3、托辊4、驱动及传动机构(图中未画出)、压碎机构5、卸料机构6构成，加热器1分布于水平输送带3两侧，用于预热；分布器2位于输送带3始端上方，用于将乳液分布所需厚度；水平输送带3由两个托辊4支承，水平运行；卸料机构6设于水平输送带3末端，带有调速器的驱动及传动机构设在出料端，压碎机构5位于水平输送带3末端上方。
乳液分布于输送带3上，瞬间膨化或快速固化成粉饼，再经压碎机构5将粉饼压碎成粉体，粉体由卸料机构6卸下进入下道工序。
以下为本发明粉状炸药的制造方法实施例。
实施例1
称取硝酸铵795kg，水100kg，白蜡50kg，椰油基二甲基氧化铵5kg，磷酸酯淀粉钠盐、氧化铁黄混合物50kg。
制造步骤：(1)将硝酸铵、水在120℃温度下制成水相混合物；(2)在95℃温度下将椰油基二甲基氧化铵与白蜡制成油相混合物；(3)将水相材料加入油相材料中，在95℃温度，乳化搅拌线速度为0.3m/s的条件下，乳化成稀薄的油包水型乳化液，(4)稀薄的乳化液连续泵入带式连续干燥机，其真空干燥绝压为0.020MPa，(5)冷却后，加入磷酸酯淀粉钠盐、氧化铁黄混合物，制得岩石乳膨炸药。产品性能经爆炸性能检测：密度，0.88g/cm3，作功能力340ml，猛度15mm，殉爆10cm，爆速3900m/s，储存保质期8个月。
实施例2
称取硝酸铵765kg，氯化钾30kg，水100kg，白蜡50kg，椰油基二甲基氧化铵5kg， 磷酸酯淀粉钠盐、氧化铁黄混合物50kg。
制造步骤：(1)将硝酸铵、氯化钾、水在105℃温度下制成水相混合物；(2)在100℃温度下将椰油基二甲基氧化铵5kg与白蜡制成油相混合物；(3)将水相材料加入油相材料中，在100℃温度，乳化搅拌线速度为0.4m/s的条件下，乳化成稀薄的油包水型乳化液；(4)稀薄的乳化液连续泵入盘式干燥机，其真空干燥绝压为0.02MPa；(5)冷却后加入磷酸酯淀粉钠盐、氧化铁黄混合物制得煤矿一级乳膨炸药。产品性能经爆炸性能检测：密度，0.88g/cm3，作功能力310ml，猛度13mm，殉爆8cm，爆速3400m/s，储存保质期6个月。
实施例3
称取硝酸铵795kg，水100kg，白蜡50kg，椰油基二甲基氧化铵5kg。
制造步骤：(1)将硝酸铵、水在115℃温度下制成水相混合物；(2)在105℃温度下将乳化分散剂与白蜡制成油相混合物；(3)将水相材料加入油相材料中，在105℃温度，乳化搅拌线速度为0.4m/s的条件下，乳化成稀薄的油包水型乳化液，(4)稀薄的乳化液连续经压力式喷嘴雾化，真空干燥成粉，其压力式喷嘴孔径为2mm，操作压力为0.30MPa，雾化前物料温度为110℃，真空干燥绝压为0.020MPa；(5)冷却后即得岩石改性铵油炸药。产品性能经爆炸性能检测：密度，0.95g/cm3，作功能力330ml，猛度13mm，殉爆6cm，爆速3300m/s，储存保质期8个月。
Claims (4)
1、一种粉状炸药的制造方法，其特征是：由下述原料及质量百分比配制而成：氧化剂70～92，水5～12，可燃剂2～6，乳化分散剂0.1～0.9，改性添加剂0～10，消焰剂0～10，其制造方法包括以下步骤：(1)水相材料制备：硝酸铵、消焰剂、水在温度为100～130℃的条件下混合溶解成水相材料；(2)油相材料制备：将可燃剂和乳化分散剂在温度为90～110℃的条件下混熔成油相材料；(3)乳化：将水相材料加入油相材料中，在搅拌线速度0.1～0.8m/s的条件下进行低速乳化混合或经静态混合装置混合成乳液或悬浊液状态；(4)制粉：有三种方法，第一种是将(3)制得的稀薄油包水型乳状液经压力式喷嘴雾化，真空干燥成粉，直接制得无梯粉状炸药产品，其压力式喷嘴孔径为1～3mm，操作压力为0.10～0.45MPa，雾化前物料温度为100～118℃，真空干燥绝压为0.015～0.028MPa；第二种是将(3)制得的稀薄的油包水型乳化液泵入盘式真空干燥机成粉，真空干燥绝压宜为0.015～0.028MPa；第三种是将(3)制得的稀薄的油包水型乳化液泵入带式真空连续干燥机内进行连续真空干燥，料斗采用双料斗一开一闭的方式实现连续出料，真空干燥绝压为0.015～0.028MPa；(5)上述粉体经带式冷却机连续冷却；(6)冷却后的粉体与改性添加剂混合，即得成品粉状炸药；
所述氧化剂为硝酸铵；所述可燃剂为白蜡或复合蜡；所述乳化分散剂为椰油基二甲基氧化铵；所述消焰剂为氯化钠、氯化钾、硝酸钾、磷酸铵中的一种；所述改性添加剂为磷酸酯淀粉钠盐和氧化铁黄混合物。
2、根据权利要求1所述粉状炸药的制造方法，其特征是：所述第(1)步水相材料制备温度为115～125℃；所述第(2)步油相材料制备温度为95～105℃；所述第(3)步乳化搅拌线速度为0.2～0.4m/s。
3、根据权利要求1或2所述粉状炸药的制造方法，其特征是：所述第(4)步，第一种真空干燥成粉制粉法，其压力式喷嘴孔径为2mm，操作压力为0.15～0.40MPa，雾化前物料温度为105～112℃，真空干燥绝压为0.020MPa；所述第二种及第三种真空干燥制粉法，真空干燥绝压也为0.020MPa。
4、根据权利要求1所述的带式真空连续干燥机，其特征是：由加热器、分布器、输送带、托辊、驱动及传动机构、卸料机构、压碎机构构成，加热器分布于输送带两侧，分布器位于输送带始端上方，水平输送带由两个托辊支承，卸料机构设于输送带末端，带有调速器的驱动及传动机构设在出料端，压碎机构位于输送带末端上方。
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