乳化炸药生产设备安全性研究

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　　［摘要］本文结合事故案例分析，对乳化炸药在生产和使用过程中的安全性进行了分析和研究。指出了对乳化炸药基质感度及乳化炸药作业安全性的错误（模糊）认识，分析了其谬误所在。探讨了乳化炸药生产设备在生产过程中导致爆炸事故的原因。详细阐述了连续乳化器的结构、相关参数的选择与设计、油水相输送和计算装置。研究了乳化炸药在一定条件下由热分解发展成燃烧，直至发生爆炸的机理。
　　［关键词］乳化炸药，胶体磨，安全性，防范措施
　　
　　1 引言
　　 自70 年代我国研制成功乳化炸药以来, 乳化炸药具有优越的性能(抗水性好,撞击感度、摩擦感度、枪击感度、热感度、火焰感度等相对较低), 实用感度(如爆轰感度、冲击感度)良好, 近些年来在我国得到迅速发展。但是乳化炸药生产过程中乳化设备安全性是我们一直研究的重点，因为乳化炸药爆炸事故大多是乳化设备引起的。本文主要对胶体磨、乳化机和螺杆泵等乳化设备在生产中的安全性进行研究，使人们更深入的认识胶体磨、乳化机和螺杆泵在使用中的安全性。
　　2 热作用下乳化炸药爆炸机理
　　 炸药在均匀作用下的爆炸又称为热爆炸，其过程是化学反应自动加速到爆炸的过程。炸药热爆炸的理论首先是从气体混合物热点火理论发展起来的，后来，莱第尔、罗伯逊将气体热爆炸理论用到凝聚相炸药中，并把理论用到机械爆炸机理中去，最后谢苗诺夫等人建立了完整的炸药热爆炸理论。热爆炸理论既是炸药起爆机理的基础，同时对炸药的热加工和大量炸药贮存中的安全又具十分重要的实际意义。
　　 在一定条件下炸药发生化学变化时总是要产生大量的热效应，即在一定的温度下，炸药发生分解反应时常伴有热量放出，它的放热性随着外界温度升高或者是自催化作用的加剧而不断增加。如果外界的通风和散热的效果较好，且炸药的药量又较少，那么在一般情况下，炸药自身和环境的温度及压力是不会升的过高的，在这种条件下炸药难以发生爆炸；反之，如果炸药在反应时所放出的热量大于向外界环境传走的热量这时在炸药的内部便产生了热量的积累，它自身的温度和环境的压力就会升高，这样持续的相互间的促进和循环的最终结果必然导致炸药的爆炸。因此炸药发生热爆炸的必要条件是炸药受热分解反应的放热速度大于环境介质的散热速度。［1］
　　乳化炸药和乳化基质概述
　　3.1我国乳化炸药的发展过程和生产规模
　　 我国乳化炸药是70年代末开始研制的，经历了20多年的不断发展，先后生产了露天矿用、地下矿用、煤矿用、水下爆破用和石油震源弹用等多品种乳化炸药。产品品种和质量基本满足国内国内各种工程爆破的需要，工艺设备和原材料开发等方面均取得了重大进展，生产技术已经向国外转让，产品也打入国际市场。随着乳化炸药技术的日益成熟，目前在我国生产乳化炸药的生产厂家达到上百家，乳化炸药的产量也逐年增加。因为乳化炸药具有优良的爆炸性能和抗水能力，它不仅组分简单，原料来源广泛，不含具有爆炸性能的敏化剂，生产成本较其它炸药低，而且对人体和环境无伤害和无污染，因此受到广泛的欢迎。
　　3.2乳化炸药基质在生产过程中的安全性
　　 乳化炸药基质中含有 10%左右的化学性质不活泼、蒸发潜能较大的水, 其结构为油包水型乳状液, 在现行的工业炸药的机械感度和热感度的表征方法中, 其危险感度比较低, 普遍认为乳化炸药生产比较安全。但是乳化炸药基质中氧化剂水溶液与油相材料和乳化剂以准分子状态接触, 体现出乳化炸药具有理想爆轰特征。因此乳化炸药在生产、储存和运输过程中的安全问题应引起高度的重视。国内在乳化炸药基质制备和输送过程中发生过若干次意外爆炸事故［2］ , 这表明乳化炸药基质具有一定的热感度和机械感度。而炸药危险感度的判别主要是摩擦、撞击和受热三个方面，摩擦和撞击对炸药施加的机械能也最终转化为热能，其加热的速率主要受熔化后炸药粘性流动的影响，而乳化炸药基质本身就是胶态，所以在精乳器或预乳器中无论摩擦或撞击最终转化为炸药的粘滞流动。炸药因粘滞流动产生的温度升高，可以近似的用伯肃叶定律计算。若不考虑热传导引起的热量损失，也不考虑乳化基质的压缩性，粘滞薄层流动而升高的温度θ为［3］
　　
　　
　　
　　由此可见，流体的流动速度越大，粘性系数越大，也就越容易形成热点，根据热点理论：炸药在受到机械作用时，绝大部分的机械能量首先转化为热能，由于机械由于机械作用不可能是均匀的，因此，热能不是作用在整个炸药上，而是集中在炸药的局部范围内，并形成热点，在热点处的炸药首先发生热分解，同时放出热量，放出的热量又促使炸药的分解速度迅速增加。如果炸药中形成热点数目足够多，且尺寸又足够大，热点的温度升高到爆发点后，炸药并在这些点被激发并发生爆炸，最后引起部分炸药乃至整个炸药的爆炸。
　　4. 乳化炸药爆炸原因分析
　　 乳化炸药生产过程中存在着极大的危险性，其危险因素是多方面的，主要有乳化物质自身的因素、设备安全性及人为因素。通过对以前乳化炸药爆炸原因分析，影响乳化炸药爆炸最主要的因素是乳化炸药生产设备安全性。在生产过程中管理人员或操作人员违规操作，对生产中出现的机械故障视而不见，当乳化器出现机械故障并且发现处理不及时, 由故障演变为重特大事故, 如电机主轴、轴承损坏、机械密封或搅拌装置发生故障等[4]，就会导致机械装置之间形成剧烈摩擦, 对乳化基质产生高温、挤压、碰撞等机械作用, 就极有可能发生爆炸[5, 6] 。乳化线上影响安全的关键设备是乳化器、螺杆泵、晾药机、敏化机。根据炸药热爆炸理论和热点理论，乳化器一般为乳化机和胶体磨，而乳化炸药生产过程中的机械作用主要是由乳化器及螺杆泵提供的。乳化机搅拌装置、胶体磨的磨齿结构、磨片间小间隙以及高速运转的状态使得在乳化生产线上的机械作用在此处最为强烈，因此乳化器的安全性是整个乳化生产中安全性的重中之重。在胶体磨中，动静磨盘及轴封间隙内的薄药层位于机械作用最强烈处，故作为起爆中心的可能性最大，一旦有炸药质点在磨盘内被激发起爆，必向周围传播爆炸波[7]。
　　
　　5结论
　　 人们对事物客观规律的认识是一个曲折前进且螺旋式上升的过程。当初曾经有人认为，乳化炸药“砸不响, 烧不爆”，有些人思想上麻痹大意。1988 年第一次发生爆炸事故，当时并未引起人们重视，紧接下来的事故，才让许多学者重新审视乳化炸药生产设备的安全性问题。因此，在乳化炸药生产过程中，必须提高警惕，严格按照生产规章操作，对设备进行必要的维修和检修以减少事故隐患。除此之外还必须对生产设备进行不断的改进，使其能更好的生产工艺要求，杜绝和减少事故的发生。有理由相信, 未来的乳化炸药生产安全性将会优化到最佳。
　　
　　
　　
　　参 考 文 献
　　[1、3]惠君明、陈天云 炸药爆炸理论 江苏科学技术出版社 1994.5
　　[2]李建军, 汪旭光, 欧育湘, 陈博仁. 乳化炸药热分解动力学研究[J. 北京理工大学学报, 1996, 16(6): 636～ 642
　　[4]徐东平, 裴海兴, 吴龙祥.“6. 24”爆炸事故之启示[J. 金属矿山, 2003, (3): 50～ 51
　　[5]杨忠. 乳化炸药连续乳化设计中的预先危险性分析[J.爆破器材, 1994, 23(20): 13
　　[6]吴龙祥, 裴海兴, 等. 乳化炸药连续乳化生产工艺安全性
　　浅析[J. 爆破器材, 2003, 32(2): 6
　　[7] 张春元乳化炸药基质及乳化作业危险性辨识《爆破器材》第29卷第4期 2000.8
　　[8]杨桐 从乳化炸药六起事故中吸取教训 爆破器材[J. ,1995, 24(4): 24
　　
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