液銨代替溶解固體硝酸銨生產(chǎn)乳化炸藥的綜合效益

周志同+李文武+王永明+薛占山

摘 要：利用硝酸銨水溶液生產(chǎn)乳化炸藥代替在乳化炸藥生產(chǎn)廠家溶解固態(tài)硝酸銨顆粒生產(chǎn)乳化炸藥已是國內(nèi)外民爆行業(yè)降本增效的首選。該先進(jìn)工藝既減少了固態(tài)硝酸銨顆粒生產(chǎn)廠家從液態(tài)硝酸銨的蒸發(fā)、結(jié)晶、造粒、包裝等技術(shù)工序，又減少了乳化炸藥生產(chǎn)廠家拆包、破碎、加熱溶解固態(tài)硝酸銨的所有過程。本文從兩種生產(chǎn)工序的對比分析，探討其帶來的綜合效益。

關(guān)鍵詞：乳化炸藥；綜合效益；液銨應(yīng)用；乳膠基質(zhì)

中圖分類號：TQ560.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）21-0195-02

1 引言

神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司炸藥廠（以下簡稱炸藥廠）是神華準(zhǔn)能集團(tuán)公司下屬的生產(chǎn)單位，主要生產(chǎn)散裝銨油炸藥和乳化炸藥，該生產(chǎn)采用現(xiàn)場混裝工藝，經(jīng)營管理模式為自產(chǎn)自用，即為黑岱溝露天煤礦和哈爾烏素露天煤礦提供炸藥生產(chǎn)和爆破一體化服務(wù)，是神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限責(zé)任公司露天煤礦開采產(chǎn)業(yè)鏈的中間環(huán)節(jié)。目前炸藥生產(chǎn)許可能力為14.5萬噸/年（其中銨油炸藥11.5萬噸/年，乳化炸藥3萬噸/年），建有兩條現(xiàn)場混裝銨油炸藥生產(chǎn)線、一條現(xiàn)場混裝乳膠基質(zhì)地面制備站，共有現(xiàn)場混裝粒狀銨油炸藥車17臺，現(xiàn)場混裝多功能炸藥車9臺，爆破器材庫共建有14個庫房，共可儲存雷管105萬發(fā)，導(dǎo)爆索40萬米，起爆具30噸，成品炸藥20噸。隨著國家節(jié)能減排戰(zhàn)略的逐步實施，越來越多的民爆企業(yè)開始嘗試使用液態(tài)硝酸銨為原料制備乳化炸藥。為提升炸藥廠降本增效管理水平，結(jié)合自身生產(chǎn)實際，2014年8月份，炸藥廠完成了利用硝酸銨水溶液代替多孔粒狀硝酸銨溶解生產(chǎn)乳化炸藥生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設(shè)備的徹底改造。逐步應(yīng)用了“用硝酸銨水溶液代替多孔硝酸銨溶解生產(chǎn)乳化炸藥”的新技術(shù)。

2 乳化炸藥的生產(chǎn)設(shè)備與生產(chǎn)工藝

2.1 生產(chǎn)設(shè)備

2.1.1 乳膠基質(zhì)生產(chǎn)設(shè)備

液態(tài)硝酸銨運輸車硝酸銨的破碎及輸送系統(tǒng)、硝酸銨溶解系統(tǒng)，硝酸銨溶液儲存罐、檸檬酸添加系統(tǒng)、油相儲存罐、乳化系統(tǒng)、螺桿泵、乳膠基質(zhì)儲存系統(tǒng)、工藝熱水系統(tǒng)、空氣壓縮系統(tǒng)、密封水系統(tǒng)等。

2.1.2 現(xiàn)場炸藥的混制設(shè)備

乳化炸藥生產(chǎn)采用現(xiàn)場混裝炸藥車（多功能混裝炸藥車），一套車載現(xiàn)場混裝炸藥生產(chǎn)裝置?；煅b車載生產(chǎn)裝置有不同的罐和料箱、螺旋桿、泵、液壓系統(tǒng)、電氣控制及信息采集上傳系統(tǒng)組成。

2.2 生產(chǎn)工藝

2.2.1 乳膠基質(zhì)制備的生產(chǎn)工藝

（1）乳膠基質(zhì)生產(chǎn)工藝（改造前）。硝酸銨生產(chǎn)廠家通過硝酸和氨中和反應(yīng)生成約88%-92%的硝酸銨溶液，經(jīng)過蒸發(fā)、減壓結(jié)晶、脫水、造粒后生產(chǎn)出固體硝酸銨顆粒，包裝成噸袋硝酸銨運輸?shù)饺榛ㄋ幧a(chǎn)廠家，乳化炸藥生產(chǎn)廠家經(jīng)過對固態(tài)硝酸銨上料、破碎、溶解、加熱環(huán)節(jié)，（工藝熱水批次量為3000kg，溫度70±5℃，依次啟動攪拌器、螺旋輸送機(jī)和破碎機(jī)，批次投料量為11噸，多孔粒狀硝酸銨輸送均勻，溶解過程中罐內(nèi)溫度高于40℃，才能具備氧化溶液的配制條件。操作工按照配方量依次添加檸檬酸、硫脲、碳酸鈉，添加間隔為十分鐘；添加過程中不斷攪拌。氧化溶液達(dá)到動態(tài)平衡后檢測PH值、析晶點和溫度，以達(dá)到工藝要求（PH值3.9±1、析晶點60±1℃、溫度70±5℃）。將配制好的符合工藝要求的氧化劑溶液和符合工藝要求復(fù)合油相（50±5℃）溶液按照92.0%：8.0%的比例連續(xù)輸入到乳化攪拌罐內(nèi)攪拌（轉(zhuǎn)速600-650轉(zhuǎn)/分），形成初乳，經(jīng)螺桿泵泵送通過靜態(tài)乳化器生產(chǎn)出無雷管感度的乳膠基質(zhì)，并儲存在乳膠基質(zhì)儲存罐。改造前乳膠基質(zhì)制備工藝見圖1，現(xiàn)場上料作業(yè)見圖2。

（2）乳膠基質(zhì)生產(chǎn)工藝（改造后）。硝酸銨廠家生產(chǎn)出的液態(tài)硝酸銨（濃度為88%-92%、溫度為110-130℃、PH值5.5-6.5）通過液銨運輸車直接運輸?shù)饺榛ㄋ幧a(chǎn)廠家，液銨通過軟管快速接頭連接輸入溶液配制罐，依次加入工藝水、檸檬酸、硫脲、碳酸鈉等，配制出符合工藝要求的氧化溶液，再通過下一個工藝過程生產(chǎn)出合格的乳膠基質(zhì)，儲存在乳膠基質(zhì)儲存罐。改造后乳膠基質(zhì)工藝制備見圖3，使用液銨生產(chǎn)乳膠基質(zhì)見圖4。

2.2.2 現(xiàn)場炸藥混裝工藝

多功能現(xiàn)場混裝炸藥車在炸藥廠區(qū)內(nèi)將原料（包括乳膠基質(zhì)，多孔硝酸銨，敏化劑，潤滑水）分別裝入各自獨立的儲存料箱，駛?cè)氡谱鳂I(yè)區(qū)，在藥即將裝入炮孔之前，操作工按照根據(jù)乳化炸藥配比得到的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)表提供的各組份的轉(zhuǎn)速、流量等數(shù)據(jù)，在駕駛室內(nèi)操作控制盤上設(shè)置好輸藥螺旋和乳膠基質(zhì)泵的轉(zhuǎn)速，敏化劑和潤滑水的流量，炮孔內(nèi)所需要藥量，點擊系統(tǒng)運行開始后開始裝藥，裝藥結(jié)束后自動停止，裝藥過程中操作工時刻觀察各儀器儀表的指示狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)偏離正常值可以通過電器控制液壓系統(tǒng)各個動力驅(qū)動元件及時調(diào)控，達(dá)到控制炸藥產(chǎn)品質(zhì)量的目的。整個裝藥過程都的動態(tài)數(shù)據(jù)，單孔裝藥量和累計裝藥量都會被顯示屏準(zhǔn)確的記錄，以備查閱和監(jiān)控。升級后的生產(chǎn)系統(tǒng)，炸藥出料口還裝有炸藥外觀監(jiān)視系統(tǒng)，供操作工及技術(shù)人員隨時監(jiān)控。車載信息上傳系統(tǒng)將乳化炸藥的產(chǎn)量同步上傳到國家工業(yè)信息化部。這也是民爆行業(yè)響應(yīng)國家對炸藥生產(chǎn)量控制的一項具體措施?，F(xiàn)場混裝炸藥車生產(chǎn)乳化炸藥見圖5。

3 對比分析

通過改造前后生產(chǎn)工藝對比圖（從圖1和圖3中虛線圈起來部分）對比可以看出：溶解多孔硝酸銨完成氧化溶液配制前需要10道工序才能完成的準(zhǔn)備工作，直接利用液銨輸送到完成氧化溶液制備僅需要2道工序就可以完成。我們也發(fā)現(xiàn)：硝酸銨生產(chǎn)廠家將液銨通過蒸發(fā)、結(jié)晶、造粒、包裝、運輸給乳化炸藥生產(chǎn)企業(yè)，乳化炸藥生產(chǎn)企業(yè)接收后再將多孔粒狀硝酸銨經(jīng)過上料、破碎、溶解、加熱等工序變成液態(tài)硝酸銨正好完成了一個不必要的可逆過程，中間過程需要大量的人力、物力、電力、機(jī)械能等不必要的能源供給，由于硝酸銨廠家蒸發(fā)、結(jié)晶、冷卻造粒等工序需要消耗大量的蒸汽。而硝酸銨溶解過程是一個吸熱反應(yīng)，這也需要乳化炸藥生產(chǎn)企業(yè)利用大量的蒸汽來加熱。而改造后的工藝除了氧化溶液放置時間稍差外，對乳膠基質(zhì)和乳化炸藥性質(zhì)沒有任何的影響。改造前后生產(chǎn)出來的乳膠基質(zhì)及乳化炸藥性質(zhì)對比見表1。endprint

4 綜合效益

4.1 安全效益

安全是企業(yè)生存的基本條件，一個企業(yè)沒有安全就會面臨停產(chǎn)停業(yè)，改造之后減少8個生產(chǎn)工序，實際上變向的減少了中間很多復(fù)雜的安全環(huán)節(jié)，從化工安全風(fēng)險評估的角度來說，就減少了人、機(jī)、環(huán)、管等許多方面的安全風(fēng)險，安全風(fēng)險降低到了最小，無疑增加了安全系數(shù)。從包裝、拆裝、上料等工序的角度來看，減少了人直接與物料或機(jī)械接觸的時間，大大降低了人的安全風(fēng)險，也符合“在增強和保證全線安全保障的同時，最大限度地減少固定工作人員”的要求，真正做到了企業(yè)以人為本的安全理念。硝酸銨的道路運輸由固體改為液體，也降低了固體因撞擊，機(jī)械等外力作用發(fā)生燃燒、爆炸的可能性。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1）能源方面：每年用于溶解加熱固態(tài)硝酸銨的鍋爐房蒸汽用量，折合成標(biāo)準(zhǔn)用煤2000噸，節(jié)約燃煤成本約20多萬元。（2）由于硝酸銨生產(chǎn)企業(yè)減少了蒸發(fā)、結(jié)晶、造粒、包裝等工序，降低了車間的運行成本，每噸液態(tài)硝酸銨折合成標(biāo)準(zhǔn)價節(jié)省40元。（3）直接經(jīng)濟(jì)利益：乳化炸藥生產(chǎn)廠家在液態(tài)硝酸銨投入使用后，去除了固體硝酸銨加熱溶解的過程，生產(chǎn)車間只需要少量的熱能對硝酸銨水溶液進(jìn)行保溫。該項目對乳化炸藥生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的改造及設(shè)備購置、安裝、調(diào)試僅投資50萬元，預(yù)計每年可節(jié)約乳化炸藥生產(chǎn)成本400萬元。由燃煤鍋爐改造為無人值守的電鍋爐，減少司爐工十余人，每年可節(jié)約人工成本200萬元。以炸藥廠2015年推算，共計使用液態(tài)硝酸銨0.6萬噸，節(jié)約生產(chǎn)成本24萬元，各項合計節(jié)約成本258萬元。

4.3 社會效益

乳化炸藥生產(chǎn)使用液態(tài)硝酸銨后，除去了由于液態(tài)硝酸銨經(jīng)過蒸發(fā)、結(jié)晶、造粒這些過程中會產(chǎn)生有毒有害氣體對環(huán)境和人類危害；可溶性氣體隨著水分一起蒸發(fā)到空氣中，對化工企業(yè)周圍的植物和動物直接的傷害也隨之而去；避免了包裝、拆包過程同樣有固體顆?；蛏a(chǎn)性粉塵散發(fā)到作業(yè)環(huán)境中，有效的減少了由于上料、破碎、溶解過程中機(jī)器產(chǎn)生的噪音；對硝酸銨生產(chǎn)廠家和乳化炸藥生產(chǎn)廠家的操作人員的職業(yè)健康也是一種很好的保證。拆包工序所留下的硝酸銨包裝袋被回收再利用過程中清洗、熱溶再制造過程對環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響大大減小。

5 結(jié)論與展望

該技術(shù)投入使用后，不需要大量的蒸汽來加熱溶解多孔硝酸銨顆粒，大大降低乳膠基質(zhì)生產(chǎn)對鍋爐蒸汽消耗與依賴，徹底解決了加熱時供熱鍋爐蒸汽不足影響生產(chǎn)效率的問題，將原有的鍋爐房人工職守供熱蒸汽鍋爐改造為無人職守的電加熱自動化鍋爐，減少司爐工十余人，節(jié)約了人工成本，將乳化炸藥生產(chǎn)效率較原來提高1倍多。乳化炸藥日產(chǎn)量達(dá)到180多噸，改造后使硝酸銨每噸生產(chǎn)成本降低260多元。該應(yīng)用徹底解決了季節(jié)性降雨引起的兩礦對乳化炸藥需求量不均衡和鍋爐房定期維護(hù)保養(yǎng)停止供蒸汽造成乳化炸藥產(chǎn)能不均的難題，這一新工藝應(yīng)用成為炸藥廠及至整個民爆行業(yè)降本增效的新亮點。然而，液態(tài)硝酸銨溶液在高溫運輸過程中保溫措施和解決高濃度溶液的結(jié)晶問題需要民爆行業(yè)的專家們進(jìn)一步研究解決。

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