CN101601977A

CN101601977A - 安全高效的乳胶基质制备方法

Info

Publication number: CN101601977A
Application number: CNA2009101043022A
Authority: CN
Inventors: 周桂松; 宋领; 李宏兵; 王清华; 刘咏竹; 仲峰; 丁祥; 魏碧波; 汪万红; 肖青松; 万红彬; 张艳
Original assignee: Gezhouba Explosive Co Ltd
Current assignee: Gezhouba Explosive Co Ltd
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2009-12-16

Abstract

本发明公开了一种安全高效的乳胶基质制备方法，包括(1)按工艺配比分别配制水相溶液和油相溶液，(2)将所述水相溶液和油相溶液分别输送入静态混合器混合，进行初乳，然后送入乳化器进行精乳，精乳完成后得乳胶基质。本发明主要通过在机械搅拌式乳化器的前端串联静态混合器，成品炸药生产线乳胶基质制备的产能可以由2～4t/h提高到3.5～7t/h，现场混装乳化炸药用乳胶基质的制备产能可以由3～5t/h提高到5～12t/h，同时生产的安全性与乳胶基质的质量得到了保证，适合在提高乳化炸药产能的技术改造中推广应用。

Description

安全高效的乳胶基质制备方法

技术领域

本发明涉及一种炸药半成品的加工方法，具体地讲，是一种安全高效的乳胶基质制备方法。

背景技术

乳化炸药是用乳化技术制备的油包水(W/O)乳胶型抗水工业炸药，它是以氧化剂水溶液的微细液滴为分散相，油相燃料与乳化剂等材料为连续相，并悬浮有分散气泡或多孔材料的一种油包水型的乳状液体系。由于硝酸铵水溶液与乳化剂、油相材料的接触面积大而紧密，非常接近准分子的结构，其爆轰激发、传播及其它爆炸性能等方面具有理想的爆炸特征，使其具有防水性能强、储存稳定性高、传爆可靠性高、爆炸性能好等优点，在国民经济建设中得到大力的推广应用。

但是近几年来，乳化炸药生产中发生多起重大爆炸伤亡事故，且主要原因与乳化器有关(经过乳化器乳化形成的半成品即为乳胶基质，乳胶基质经冷却、敏化、装药、包装后即成为包装型乳化炸药，乳胶基质在装药车上敏化后即为现场混装乳化炸药)，为此，国家行业在规程规范中明确提出，乳化炸药连续化工艺用的乳化器不应采用二级机械搅拌乳化(二级机械搅拌乳化是指采用两台及两台以上机械强力搅拌，对于胶状乳化炸药，其工作转速≥1450rpm，线速度≥15m/s)。目前我国绝大多数生产线为连续化自动化乳化炸药生产线技术，且有许多生产线尚采用老式的二级乳化技术(先采用低转速乳化器进行初乳，再采用高转速乳化器进行精乳)，且大部分精乳机的工作转速达到2000rpm以上，存大着很大的安全隐患，亟需进行安全技术改造。

另外，我国绝大多数成品乳化炸药生产线产能低于12000t/a，造成目前全国百余条乳化炸药生产线的“小而散”的行业格局，形成这种局面一个重要技术因素是乳化能力不足，平均小时产能仅3.5t乳胶基质。在现场混装炸药生产领域，车用乳胶基质的制备能力虽然可达到150～200kg/min(折合小时产能9～12t/h)，乳化器转速通常也低于行业对乳化器1450rpm的转速要求，但是乳化器的有效容积却大于5L，存药量过大，存大一定的安全隐患，不符合行业安全管理要求，也是亟需进行安全技术改造的地方。

中国专利申请CN101357873A公开了一种“乳化炸药制药与装药连续化生产工艺”，包括如下步骤：①分别配制水相溶液和油相溶液；②将水相溶液和油相溶液分别输送入初乳器混合，进行初乳后送入静态混合器进行精乳；③将精乳乳胶送入敏化装药系统进行敏化处理后装药，再经冷却系统冷却后送至包装系统进行包装。该技术方案的乳化过程分为初乳与精乳两阶段，存在下列缺陷：

(1)其初乳采用机械式搅拌，搅拌效率低，且由于初乳器内的存药量通常大于数十升(专利文件上写明小于120L)，安全性差；

(2)由于采用静态混合器进行精乳时，要求乳胶粒子的剪切强度高且乳胶体粘度大，因此必须选用高阻力的静态混合器，而物料经过静态混合器时压力损失很大，因此要求有较高的输送压力，必须另加螺杆泵等输送设备高压输送，并要求设有断流、超温、超压安全保护停机装置，设备复杂，不利于安全生产；

(3)最重要的是，这种乳化方式限制了乳胶基质制备产能的提高，产能通常只能达到3～4t。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种安全性好、产能高的乳胶基质制备方法。

为了解决上述问题，本发明的安全高效的乳胶基质制备方法，包括(1)分别配制水相溶液和油相溶液；(2)按工艺配比，将所述水相溶液和油相溶液分别输送入静态混合器混合，进行初乳，然后送入乳化器进行精乳，精乳完成后得乳胶基质。

乳胶基质是一个由燃料油、水相、乳化剂三者平衡共存的乳化体系。在通常机械搅拌的乳化方式下，乳化器搅拌浆叶高速运转，对按比例连续输入乳化器中的水相和油相溶液产生强烈的剪切与撕裂作用，在短时间内生产出“W/O”型稳定的乳胶基质。目前乳化器通常的乳化时间为3～5s。实际上，上述乳化过程分为两个阶段，首先第一步是水相油相之间达到相对充分的混合，形成油水混合的“胶团”或“O/W”型胶态混合物，此阶段称“预混”；第二步在强力剪切的基础上，通过转相(也称变形或反相)形成“W/O”型稳定的乳胶基质，此阶段称“精乳”。在传统的单纯采用机械式搅拌的乳化器进行乳化时，实质上是通过乳化器同时完成预混与精乳两部分工作，第一步达到充分混合的时间相对较长，一般占到整个乳化时间的2/3以上，而真正的第二步转相时间通常很短，一般0.5～1s即可完成，也就是说，大部分乳化时间都消耗在了预混阶段，从而造成整个乳化时间过长。

乳化时间是乳化器有效容积与流量的比值。在水油相配方、温度和流量等工艺参数以及乳化器结构、转子直径、工作转速等技术参数不变的情况下，为了提高乳胶基质产能，需加大物料的流量，流量加大后乳化不均匀，因此为了保证乳化效果，就必须保证足够的乳化时间，这样必然造成乳化器有效容积的加大且相应要增加转子的组数，造成乳化器压力增加，不利于安全生产。本发明通过在乳化器的前端增加一静态混合器，通过静态混合器完成上述预混阶段的工作，静态混合器具有混合效率高的优点。然后再通过乳化器完成精乳阶段的工作，这样就大大减少了用于机械搅拌的乳化时间。综上所述，本发明在不增加乳化器有效容积和转子线速度的情况下，安全地提高了乳化炸药的产能。

作为上述技术方案的优选实施例，所述静态混合器的管径为50～65mm，水力直径为3.5～32.5mm，流量为3.5～12m³/h。

作为上述技术方案的另一优选实施例，所述静态混合器的数量为一个，或两个以上，各个静态混合器串联。

为防止水相与油相通过管道散热，影响后续乳化效果，在所述静态混合器的外壳设置有换热夹套管。

如果介质中含有杂质，应在所述静态混合器的入口处设置两个20～40目的不锈钢滤网。

上述静态混合器为SV型静态混合器、SK型静态混合器、SX型静态混合器、SL型静态混合器中的一种，或者两种以上组合。

作为机械搅拌式乳化炸药乳化器，可选用SRF、DRJ、CKR、CYJ、AE-HLC、JWL、JRJ、CDR等《民用爆炸物品专用生产设备目录》中乳化炸药生产专用设备提到的精乳器。但其主要技术参数应符合以下要求：乳化器的有效容积≤5L，乳化器的转子线速度≤15m/s。

作为上述技术方案的优选方案，所述水相溶液为含有65～85％质量浓度硝酸铵的水溶液；所述油相溶液由矿物油和乳化剂组成，其中矿物油占油相重量的66.6％～91.6％，乳化剂占油相重量的8.4％～33.4％；所述水相溶液和油相溶液的质量百分比为90～95％∶5～10％。

在乳胶基质产能提高时，对乳胶基质的配方中的乳化剂也要提出相应要求，以保证易于成乳，乳胶质量稳定，同时要求生产的乳胶基质粘度不能太大，避免泵送压力过高的现象。本发明的乳化剂应全部或部分采用国外路博润公司生产的LZ-2731型号、LZ-2735型号、LZ-2820型号或LZ-2727型号的高分子乳化剂，其它乳胶基质配方材料组份与配比可保持不变。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明选用输送压力要求不高的静态混合器进行初乳，采用目前成熟的乳化器进行精乳，乳化机内存药量小(小于5L)，安全性高；

(2)大大减少了用于机械搅拌的乳化时间，在不增加乳化器有效容积和转子线速度的情况下，安全地提高了乳化炸药的产能；

(3)适当改变乳胶基质配方，成品炸药生产线乳胶基质制备的产能可以由2～4t/h提高到3.5～7t/h，现场混装乳化炸药用乳胶基质的制备产能可以由3～5t/h提高到5～12t/h；

(4)本发明所用设备工艺简单，便于生产线进行技术改造。

具体实施方式

实施例1

(1)配制水相溶液和油相溶液。

水相溶液为含有81％质量浓度硝酸铵和9％质量浓度硝酸钠的水溶液。油相溶液由矿物油和乳化剂组成，矿物油采用复合蜡，乳化剂采用LZ2820与S-80型乳化剂。油相溶液组份重量配比为：复合蜡∶乳化剂S-80∶乳化剂LZ2820＝60％∶20％∶20％。水相和油相的重量比为：水相∶油相＝93.8％∶6.2％；水相温度95℃，油相温度70℃。

(2)将上述水相溶液和油相溶液分别输送入静态混合器混合，进行初乳，然后送入乳化器进行精乳，精乳完成后得乳胶基质。静态混合器采用一组SX12.5/50型静态混合器；乳化器采用AE-HLC型(单纯采用机械搅拌式的乳化器的产能为3.5～4t/h，功率15kw，转速1440rpm，线速度15m/s，单边径向间隙4.0m，轴向间隙8mm，有效容积5.0L)，转速1440rpm。产能按6t/h控制流量，生产顺畅，静态混合器进出口间压力损失在0.2Mpa，生产出的乳胶基质光亮透明，粘弹性较好，稳定性好，满足包装型乳化炸药生产要求。

实施例2

(1)配制水相溶液和油相溶液。

水相溶液为含有82％质量浓度硝酸铵的水溶液。油相溶液由矿物油和乳化剂组成，矿物油采用机油与柴油混合，乳化剂采用LZ2731。油相溶液组份重量配比为：柴油∶机油∶乳化剂LZ2731＝50％∶16％∶34％。水相和油相的重量比为：水相∶油相＝95％∶5％。水相温度85℃，油相温度50℃。

(2)将上述水相溶液和油相溶液分别输送入静态混合器混合，进行初乳，然后送入乳化器进行精乳，精乳完成后得乳胶基质。静态混合器采用SX16.25/50型一组；乳化器采用CDR-5-22型(单纯采用机械搅拌式的乳化器的产能为5t/h，功率22kw，转速1470rpm，线速度12.9m/s，单边径向间隙3.0m，轴向间隙5mm，有效容积2L)，转速1470rpm；产能按10t/h控制流量，生产顺畅，静态混合器进出口间压力损失在0.15Mpa，生产出的乳胶基质光亮透明，粘弹性较好，稳定性好，满足现场混装乳化炸药生产要求。

Claims

1.一种安全高效的乳胶基质制备方法，包括下列步骤：

(1)分别配制水相溶液和油相溶液；

(2)按工艺配比，将所述水相溶液和油相溶液分别输送入静态混合器混合，进行初乳，然后送入乳化器进行精乳，精乳完成后得乳胶基质。

2.根据权利要求1所述的安全高效的乳胶基质制备方法，其特征在于：所述静态混合器的管径为50～65mm，水力直径为3.5～32.5mm，流量为3.5～12m³/h。

3.根据权利要求2所述的安全高效的乳胶基质制备方法，其特征在于：所述静态混合器的数量为一个，或两个以上，各个静态混合器串联。

4.根据权利要求3所述的安全高效的乳胶基质制备方法，其特征在于：在所述静态混合器的外壳设置有换热夹套管。

5.根据权利要求4所述的安全高效的乳胶基质制备方法，其特征在于：在所述静态混合器的入口处设置两个20～40目的不锈钢滤网。

6.根据权利要求2至5任一所述安全高效的乳胶基质制备方法，其特征在于：所述静态混合器为SV型静态混合器、SK型静态混合器、SX型静态混合器、SL型静态混合器中的一种，或者两种以上组合。

7.根据权利要求1所述的安全高效的乳胶基质制备方法，其特征在于：所述乳化器的有效容积≤5L，乳化器的转子线速度≤15m/s。

8.根据权利要求1所述的安全高效的乳胶基质制备方法，其特征在于：所述水相溶液为含有65～85％质量浓度硝酸铵的水溶液；所述油相溶液由矿物油和乳化剂组成，其中矿物油占油相重量的66.6％～91.6％，乳化剂占油相重量的8.4％～33.4％；所述水相溶液和油相溶液的质量百分比为90～95％∶5～10％。

9.根据权利要求8所述的安全高效的乳胶基质制备方法，其特征在于：所述乳化剂为LZ-2731型号、LZ-2735型号、LZ-2820型号或LZ-2727型号的高分子乳化剂。