黃 明

(江銅集團(tuán)德興銅礦， 江西 德興市 334224)

0 前 言

山西惠豐特種汽車有限公司引進(jìn)美國IRECO公司技術(shù)制造的PP型乳化炸藥炸藥現(xiàn)場混裝車，具有機(jī)械化程度高、生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)，可滿足大型露天礦生產(chǎn)的需要。德興銅礦從1980年代末開始使用PP型乳化炸藥炸藥現(xiàn)場混裝車，在使用過程中，針對PP型乳化炸藥炸藥現(xiàn)場混裝車在制藥過程中出現(xiàn)的炸藥計(jì)量誤差大、乳化效果差、炸藥質(zhì)量不高等問題進(jìn)行調(diào)查研究，找出問題的主要因素并加以改進(jìn)。

1 半成品生產(chǎn)工藝控制對炸藥質(zhì)量的影響

1.1 工藝流程簡介

PP型乳化炸藥炸藥現(xiàn)場混裝車由半成品制備站和現(xiàn)場混裝車兩部分組成，半成品制備站為混裝車提供生產(chǎn)乳化炸藥所需的水相、油相和敏化劑，工藝相對簡單，所用的原材料是硝酸銨、柴油、S—80、敏化劑和水等的半成品。水相、油相的動(dòng)力熱源由蒸汽提供，主要設(shè)備有破碎機(jī)、螺旋、溶液泵、攪拌機(jī)、計(jì)量容器、流量計(jì)、溫度和壓力儀表等，按配方要求投入所需的原材料，達(dá)到質(zhì)量要求后打入混裝車內(nèi)，如圖1所示。

1.2 水相制備工藝控制的影響及改進(jìn)措施

德興銅礦炸藥廠年產(chǎn)乳化炸藥40000 t，日均生產(chǎn)炸藥130 t，由于采用硝酸銨破碎溶化的工藝，平均每天破碎2000包袋裝硝酸銨，在破碎過程中不可避免的將包裝袋碎片帶入硝酸銨溶液中，最后進(jìn)入現(xiàn)場混裝車溶液倉，在現(xiàn)場混裝車工作過程中，包裝袋碎片會(huì)纏繞乳化器葉片、堵塞管道和螺桿泵，不僅影響炸藥質(zhì)量，還帶來嚴(yán)重的安全隱患，是影響炸藥質(zhì)量的重要原因之一。

改進(jìn)措施：增加水相多級過濾系統(tǒng)，避免雜質(zhì)進(jìn)入裝藥車，見圖1。

1.3 油相制備工藝控制的影響及改進(jìn)措施

油相是乳化炸藥的關(guān)鍵組分，是確保乳化效果、

圖1乳化炸藥現(xiàn)場混裝系統(tǒng)

儲(chǔ)存穩(wěn)定性的重要材料，原油相加工方式落后，油相組分配比粗放，原材料配比用桶為計(jì)算單位，配比誤差按1 kg計(jì)，誤差達(dá)到5%，不能達(dá)到精確配比。

改進(jìn)措施：采用自動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)用計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、自動(dòng)測量技術(shù)， 自動(dòng)控制技術(shù)以及相關(guān)的專用分析軟件和通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造一個(gè)綜合信息化采集、分析、管理、控制及發(fā)布平臺(tái)。該平臺(tái)以實(shí)時(shí)檢測數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行信息數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)， 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息監(jiān)控，綜合信息分析、設(shè)備運(yùn)行維護(hù)檢修支持、質(zhì)量管理、應(yīng)急處理以及統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能。用戶可以在一體化信息平臺(tái)上同時(shí)瀏覽實(shí)時(shí)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備設(shè)施數(shù)據(jù)。同時(shí)采用質(zhì)量流量計(jì)對油相材料進(jìn)行精確控制，可將誤差控制在0.5%以內(nèi)，見表1。

表1 質(zhì)量流量計(jì)標(biāo)定結(jié)果

2 計(jì)量系統(tǒng)誤差對炸藥質(zhì)量的影響

原現(xiàn)場混裝車采用玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)，理論誤差不大于2%，但是在實(shí)際使用過程中由于受各種因素的影響，實(shí)際誤差往往大于2%，見表2。造成誤差大的原因有：

(1) 水相、油相是從浮子的小間隙通過，若有雜質(zhì)將會(huì)把浮子卡住，在炸藥生產(chǎn)過程中，編織袋、油垢等是雜質(zhì)的主要來源，由于雜質(zhì)影響水相、油相的配比，從而造成炸藥質(zhì)量下降。

(2) 在現(xiàn)場作業(yè)過程中，工況條件惡劣，工作面高低不平，流量計(jì)不能保持垂直狀態(tài)，轉(zhuǎn)子與壁產(chǎn)生摩擦導(dǎo)致流量計(jì)不準(zhǔn)；

(3) 現(xiàn)有的乳化炸藥現(xiàn)場混裝車的流量計(jì)完全采用手工控制，沒有實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配比，人為因素大。

表2 混裝車計(jì)量誤差的統(tǒng)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用炸藥理論的熱化學(xué)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算結(jié)果見表3。從計(jì)算結(jié)果可以看出，水、油相組分不匹配，氧平衡沒有達(dá)到最佳值(微負(fù)氧平衡),使得炸藥能量沒有充分發(fā)揮，從而影響爆破效果。

表3 炸藥的熱化學(xué)參數(shù)計(jì)算結(jié)果表

改進(jìn)措施:

(1) 去掉原來使用的玻璃流量計(jì)，更換為電信號輸出的流量檢測儀表;

(2) 增加配比控制裝置和電動(dòng)調(diào)節(jié)的油相流量調(diào)節(jié)控制閥;

(3) 用裝藥量控制裝置代替原來2#倉的計(jì)數(shù)器系統(tǒng)，采用自動(dòng)控制方式時(shí)，將1#倉的計(jì)數(shù)器設(shè)置為0，自動(dòng)控制裝置即可以工作。

3 現(xiàn)場混裝車剩藥對炸藥爆速的影響

炸藥爆速是衡量炸藥威力的重要指標(biāo)，德興銅礦的爆破規(guī)模較大，炸藥用量一般在100～180 t/d之間，受設(shè)備、地質(zhì)條件的影響,每日所需的炸藥量只是一個(gè)相對準(zhǔn)確的數(shù)字，經(jīng)常發(fā)生多藥和少藥的情況。若炸藥車有剩藥又沒有及時(shí)打回地面制備站，第二天繼續(xù)使用時(shí)，發(fā)現(xiàn)所裝的炮孔沒有充分抬起，大塊多，通過爆速對比，證實(shí)炸藥車有剩藥對炸藥爆速有影響，見表4。

表4 裝藥車有剩藥、無剩藥炸藥性能對比

水相溶液是一種飽和溶液，打入混裝車溶液的溫度一般都高于溶液達(dá)到飽和所需溫度的10℃～15℃。如果混裝車內(nèi)有剩藥且沒有及時(shí)打回溶液罐內(nèi)加溫，當(dāng)車內(nèi)溶液溫度低于溶液的飽和溫度時(shí)，硝酸銨就開始結(jié)晶，當(dāng)新的硝酸銨溶液進(jìn)入混裝車內(nèi)，與車內(nèi)剩余的溶液混合時(shí)，會(huì)降低溶液的溫度，同時(shí)混裝車在運(yùn)輸過程中的顛簸使大量結(jié)晶的硝酸銨懸浮于溶液之中，在乳化過程中硝酸銨晶體容易引起油膜發(fā)生形變和收縮，油膜體積和形狀發(fā)生變化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使油膜破裂，影響乳化效果,引起爆炸性能、抗水性能和穩(wěn)定性能的惡化，從而影響爆破效果。

改進(jìn)措施是加強(qiáng)生產(chǎn)組織和管理，提前計(jì)劃現(xiàn)場爆破的用量，若發(fā)生剩藥現(xiàn)象，及時(shí)將剩藥打回地面制備站。

4 炸藥密度對炸藥質(zhì)量的影響

混裝乳化炸藥的敏化方式為化學(xué)發(fā)泡，PH值、炸藥溫度、催化劑決定了發(fā)泡的快慢，發(fā)泡劑的流量直接影響炸藥密度的大小，德興銅礦露天炮孔深度一般在17～17.5 m，在地表測得的炸藥密度并不能真實(shí)的反映孔內(nèi)炸藥的密度，因?yàn)闅馀菔苷ㄋ?、充填巖粉的重力影響，炮孔內(nèi)不同的位置的炸藥密度是不同的，底部的密度最大，然后逐漸變小，藥面處的炸藥密度大于地表測得的炸藥密度。眾所周知，密度的大小影響炸藥的威力，當(dāng)炸藥密度小于水的密度時(shí)，干孔裝藥，會(huì)提高裝藥高度，充填過小，底部能量不足，易產(chǎn)生根底和飛石；水孔裝藥時(shí)，炸藥會(huì)懸浮，不能形成連續(xù)耦合裝藥，會(huì)嚴(yán)重影響爆破效果和安全。炸藥密度過大會(huì)造成裝藥高度降低，充填高度增加，易產(chǎn)生頂部大塊，如果底部炸藥密度超過極限密度會(huì)造成炸藥失效，底部巖石得不到充分破碎而產(chǎn)生根底。根據(jù)現(xiàn)場使用的條件，已知孔徑250 mm，孔深17 m，每孔藥量700 kg，巖石容重2.7g/cm3，根據(jù)理論計(jì)算可以得到地表炸藥密度與孔底密度的關(guān)系，見表5。

依據(jù)計(jì)算結(jié)果及現(xiàn)場使用的環(huán)境，認(rèn)為地表炸藥密度控制在1.05～1.15 g/cm3可以較好滿足爆破作業(yè)的需要。

表5 地表炸藥密度與孔底密度的對應(yīng)關(guān)系

5 改進(jìn)后的效果

在實(shí)踐中，通過對乳化炸藥半成品生產(chǎn)工藝、現(xiàn)場混裝車等影響炸藥質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，通過針對性的改進(jìn)，取得了較好的效果，炸藥單耗2011年為0.2182 kg/t，改進(jìn)后2013年炸藥單耗0.2083 kg/t,極大的降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)也為今后改善炸藥制作工藝提供了新經(jīng)驗(yàn)。

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