工业炸药生产技术课程设计报告书

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1、工业炸药生产技术课程设计 2 2号岩石的配方基本原理2.1原材料及作用组成成份硝酸铵、水、蜡、乳化剂、密度调节剂、辅助添加剂。经过查找资料乳化剂用司盘80;辅助添加剂十二烷基硫酸钠组分的作用及配方的原理。乳化炸药通常是以氧化剂饱和水溶液为分散相，可燃剂油类物质为连续相，氧化剂与还原剂依靠乳化助剂的纽带作用，用一定乳化技术制备成油包水（W/O)型炸药基体。向基体引入敏化气泡后，乳化炸药就形成了，在乳化技术确定后，乳化炸药的配方，就成为影响乳化效果的主要因素。2.1.1 氧化剂乳化炸药中的氧化剂以硝酸铵 氧化剂的水溶液是最基本的组分，也是乳化炸药中含量最大的组分。在乳化炸药中起着重要的作用，概括有

2、如下几点1. 形成乳化炸药的分散相，提供氧化剂，是乳化体系进行氧化还原反应，释放能量完成机械功的源泉。2. 由于含有大量的氧化剂水溶液，而使得普通乳化炸药具有较高的密度。3. 改善炸药的爆炸性能4. 使用氧化剂水溶液，可以在选择原料好和调控炸药性能方面具有更大的灵活性。5. 由于水的热容量较大，蒸发时要消耗较大的热量，因而使得普通乳化炸药的各种危险感度降低，为乳化炸药机械化，连续化生产和爆破现场装药机械化创造了条件2.1.2 水水是乳化炸药不可缺少的组分之一，正因为水的存在，是乳化炸药具备了抗水的特征。水也是乳化炸药良好的溶剂可使氧化剂形成溶液与还原剂充分接触，保证了爆炸反应的快速进行。水还是

3、一种填充剂，能调节炸药的密度。2.1.3 油相材料选择蜡作为本次课程设计的油相材料1. 乳化炸药中的油相材料对于乳化炸药的稳定非常重要的，当乳化剂存在时，就会与氧化剂水溶液一起形成油包水型乳化液。油相物质的作用构成乳化体系的来连续相，还有敏化剂的作用，赋予炸药良好的抗水性能，赋予炸药适宜的外观状态：赋予炸药良好的安全性能。2. 构成乳化炸药的连续相。在乳化炸药中，油相物质最基本的作用就是构成乳化体系的连续相，乳化炸药是油相材料为连续相，水相物质为分散相的油包水型乳化体系3. 油相物质在乳化炸药中不仅是可燃剂，而且还起敏化炸药的作用4. 普通乳化炸药的最终稠度取决于油相材料的粘稠度5. 油包水型

4、乳化体系中，粒子间的滑动接触，韧性增大，阻力减小，则撞击感度、摩擦感度、枪击感度低2.1.4 十二烷基硫酸钠其两性表面活性剂，室温时外观为琥珀色粘稠状的液体，能好氯化钠溶液相溶成透明的均相体。2.2 乳化炸药配方设计的原则2.2.1 氧平衡 对于乳化炸药等含水炸药，水能改善炸药的氧平衡，是炸药的氧平衡向零氧平衡方向变动，对于含水炸药，较小的负氧平衡是有利于爆炸体系能量的发挥，所以在乳化炸药的配方中，通常是以氧平衡稍偏负2.2.2 安全、性能、成本和使用间的平衡统一 在设计乳化炸药的配方时，首先要考虑的就是生产、使用的安全问题，由于乳化体系炸药具有其特殊的油包水型结构和独特的爆轰性能，所以设计配

5、方时，应尽可能选用非爆炸性能物质作为炸药的组分，炸药类物质可以提高乳化的爆炸性能，从安全角度考虑不宜选用。2.2.3 满足生产工艺要求 乳化炸药的配方不仅要影响炸药的性能，而且也关系到生产工艺的安排布置，合适的配方不仅能提高炸药的性能，而且还会有利于生产工艺，设备的妥善安排，简化工艺操作。2.2.4 减少环境污染为了减少对环境的污染，在设计乳化炸药配方时应尽量做到：（1）不添加或添加有毒物质（2）添加的组分，在生产中应避免生产粉尘和排放害废液。（3）各种组分应易于分散均匀，氧化剂与可燃剂等物质接触充分，尽量减少炸药在爆炸后生成的有毒气体。2.3 配方计算设硝酸铵为，硝酸钠为，密度调节剂含量0.

6、08%，石蜡含量3.5%，Span-80含量2.5%，辅助添加剂含量0.1%，水含量12%。表2.1 物质的氧平衡值物质名称氧平衡值/（g/g）硝酸铵0.20硝酸钠+0.471石蜡-3.46Span-80-2.39水0.00十二烷基硫酸钠-1.83密度调节剂-1.37为使氧平衡值为零，列出方程式： 求得，得氧平衡值符合标准。3各自的成份由下表，经计算各组分的配比表1.2 2号岩石乳化炸药的配方成分硝酸钠水司盘80木粉十二烷基硫酸钠含量80.6121.52.50.2配比0.800.150.0010.0010.0023 2号岩石的工艺设计3.1 基本工艺过程3.1.1.乳化不管普通乳化炸药还是粉状

7、乳化炸药，也不论其外观形态是胶状还是粉状的，其乳化过程是必须经过的，而且基本相同。乳化过程即：液态油、水两相物料通过乳化设备的高速剪切作用形成（w/o)型乳化液其结构、过程甚至机理都是相同的。由于乳化设备选型不同，其油与水相投入方式略有差别。例如，对于间断式生产选用万 应釜做乳化设备，其投料方式是一次性地先将油相物料投入设备中，然后在搅拌条件下，结 慢地将水相物料注入油相中。其乳化（搅拌时间一般在10-20mim连续乳化生产过秸使用现代新型乳化设备，其体积小，只有3 10L物料在设备滞留只有5 10 s时间： 要求油相和水相物料定垃、匀速进人乳化设备，开始时油相略先进入，正常时两种物料同 时进

8、入乳化器。近年来研制了初乳和精乳两步乳化的新工艺，初乳的目的是将物料进行初涉 的混拌，而精乳过程将分散相的粒径进一步缩小，达到充分分散的目的。关于乳化温度，对于间断性生产，由于乳化过程比较缓和，通常油、水相混合温度就决 定了乳化温度的高低。对于连续乳化设备，由于乳化器的高速旋转，使其对物料的剪切作用 强度较大，常常出现乳化过程继续升温现象，因而需要通冷却水降温。3.1.2 冷却与敏化冷却与敏化工序是相连的，其冷却后的温度即是敏化所需要的温度。冷却与敏化温度的选择与确定按下列不同情况区别对待：最终产品采取炸药卷纸装药包装形式，其冷却与敏化温度应低于石蜡熔点（石蜡 熔点通常在(52 60）。采用物

9、理敏化方式如加珍珠岩等，为便于分散而敏化温度一般控制在70 左 右，因而采用蜡纸卷包装时敏化前和敏化后均需冷却，但采取化学与物理复合敏化方式。无冷却过程只有敏化过程。例如，混装车上乳化温度在（80 90 ） ，其乳胶基质 不用冷却直接敏化（或与干料混合）并连续泵入炮孔中。还有部分含水量在15%以上的袋 装产品，不用冷却直接将乳胶基质敏化后装袋，其敏化与装袋温度在（75 85 ） 。3.2.3.敏化方式粉状乳化炸药不需要有意地加入敏化剂。普通乳化炸药敏化方式有多种：物理的、化学的或它们的复合敏化方式。其中使用化学发泡剂还有慢速的与快速的。在此，仅简单地介绍 一下快速发泡方法。般使用的化学发泡剂有

10、亚硝酸钠、有机发泡剂只H等。利用酸与化学发泡剂产生快速分解反应（产生氮氧化物等气体）来达到敏化目的。3.2 乳化工艺类型乳化工艺过程是乳化炸药生产的关键环节。其工艺主要由供料方式来决定，而乳化设备的选型及其性能有直接影响供料方式的选择。在工业上有两种比较成熟的工化工艺，间断乳化工艺；选择类似化工行业中的反应釜微乳化设备，其搅拌系统通常有23搅拌桨叶构成，间断乳化工艺的特点：设备体积大，物料在设备滞留的量大；乳化搅拌时间长，产出方式是一批一批间断进行。连续乳化工艺：及整个生产期间油相和水相的供给不间断地进行。其工艺特点乳化设备小而精，有效容积310L不等，因而设备滞留药量少，有利于降低破坏性事故

11、的危害性；连续乳化工艺要求上一工序准确定量、连续供料，同时需要后续工序很好适应，因此促进了整个生产技术水平的提高。乳化设备不断创新，性能良好的乳化设备在不断出现，有两种类型胶体模型、高粘度物料钠反应有二氧化氮气体生成；与氯化物（氯化钠，氯化钾)反应生成氯化氢气体因敌应 注意与接触的的相容性。所物料以当采用加入方式时用硝酸最佳。这种加人方式是炸药含水量大于15%乳化温度低于100时常用的方法，当为ph为 0-5.0时，其发泡时间在5 10 min。 完成工艺的设计和选择并绘制的流程图，从油相、水相液态物料连续供给到连续乳化以及在后续的工艺过程中，物料都是在连续运行的，其中包括连续冷却流程、连续敏

12、化流程及自动装药过程。图3.1是连续乳化炸药生产的工艺流程框图。图3.1 连续乳化炸药生产的工艺流程框图 (b)(a) 台阶式生产工艺流程； (b)平面生产工艺流程 1平台破碎机；2皮带输送机；3料斗；4一水相溶液配制罐；5，16导流管；6油相；8输出管；9，20混拌机；10成药输送车；11 一药卷装药机；12炸药成 14 一破碎机；15氧化剂水溶液配制罐；17输送器；18乳化器；19提升机机图3.2 乳化炸药生产工艺流程4 设备的选择4.1 乳化设备的选择乳化工艺过程是乳化炸药生产的关键环节。其工艺类型主要要供料方式来决定，而乳化设备的选型及其性能又直接影响供料方式的选择。1.间断乳化工艺：

13、选择类似化工行业中的反应釜为乳化设备，如图3-1所示。其搅拌系统通常由23层（或多层）搅拌桨叶构成，在一定搅拌强度下，先将油相材料一次性集中放人设备中，然后均匀地将水相材料放入油相中，乳化搅拌时间通常在815 这种间断式投料方式称为间断乳化工艺。间断乳化工艺的特点：设备体积大，物料在设备滞留量大；乳化搅拌时间长，产出戈 式是一批一批间断进行。2.连续乳化工艺：即整个生产期间油相和水相的供给不间断地进行。其工艺特点 乳化设备小而精，有效容积3-10L不等，因而设备滞留药量少，有利于降低破坏性事故。 1一进料口;2冷却水出口； 3预混叶轮4-定子夹套；4-动环；5转子；6乳胶基质出口；5冷却及预热

14、腔；6定叶片；7动叶片； 8预热腔；9一油相进料口； 10轴；11 一下轴承 12-皮带轮13水相进料口； 14 一乳胶基质出口图4.1 立式胶体磨示意图4.2水相罐的设计水相罐主要由搅拌装置、计量装置、换热板组、罐体、保温体和外壳组成。进料口在顶部，出料口处于罐体下部最低处，搅拌装置和换热板组都设置在罐体的下部。如图4.2所示。图4.2 水相罐（左）搅拌器（右） 罐体容积的确定：乳化炸药生产工艺根据炸药生产能力、 间歇式或连续式操作工况、 罐体制造成本和厂房布置等因素， 设计罐体的容积和配置的数量，罐体容积一般按下式进行计算： 个 式中 V：溶解罐溶积 单位 T：循环一次所需时间 单位min Q：溶积循环速率 单位 每天工作8小时，分四次配置，每两小时一次，因此水相质量 得： 因此水相密度为：循环一次所需时间为T=30min所以 罐直径和高度的确定：确定罐体体积V后，考虑罐装液高径比对搅拌功率和对传热的影响，物料搅拌反应特征对装液高径比的要求，以及置板式组对安装空间的需要，根据常用搅拌容器装液高径比的推荐值， 确定取值围11.3。依照立式圆筒平底平盖常压容器得下式： 取： 则：表4.1 设备一览表序号设备名称型号或规格 单位数量1