探讨膨化硝铵炸药生产过程的安全问题与措施|

　　一、引言 　　膨化硝铵炸药是一种工业硝铵炸药，从1994年诞生，经产业化开发，在全国得到推广应用。但是，膨化硝铵炸药在生产过程中存在的安全问题却没有引起人们的足够重视。近两年来，多家民爆生产企业在生产过程中发生爆炸事故，造成严重后果，党和国家领导高度重视并作出重要批示，要求民爆生产企业切实采取有效措施解决炸药生产过程的安全问题，严防爆炸事故的发生。
　　文章就是通过分析、探讨膨化硝铵炸药生产工艺、设备等存在的主要安全问题，提出解决问题的措施。
　　
　　二、膨化硝铵炸药生产工艺流程
　　膨化硝铵炸药的生产过程：硝酸铵经破碎、溶解，在溶解过程中加入适量的膨化剂后，经储料罐进入膨化罐膨化，形成内含大量微气泡的自敏化膨化硝铵，膨化硝铵经粉碎进入混药器与复合油、木粉和食盐充分混合成膨化硝铵炸药半成品，再经筛凉药、装药、包装成膨化硝铵炸药。
　　在膨化硝铵炸药的生产过程中，各种物质按一定配比通过机械混合而成，在这过程中各种物质的化学成份和分子结构没有改变，各种物质之间是互容和稳定的。因此，膨化硝铵炸药的生产过程是相对安全的。但是只要是炸药生产，其过程就有可能在高温、摩擦、撞击或外界能量的作用下发生分解、燃烧、爆炸。炸药一旦爆炸就会产生极大的破坏力，发生重、可能特大伤亡事故。
　　三、生产工艺存在的安全问题与措施
　　1.有机杂质
　　有机杂质是可燃剂，有些甚至是敏化剂，硝铵是氧化剂，在膨化硝铵炸药生产过程中，有机物的存在会提高其爆炸的可能性。国内外的研究结果提出：①有机物含量超过0.2%时，硝铵就有雷管起爆感度；②硝铵中有机烃类化合物在1.5~2.5%时，其对冲击波作用最敏感；③多孔性木质纤维可以吸附硝铵微粒，极易分解和燃烧。
　　措施：
　　①硝铵破碎时，清除粘在硝铵的纤维、纸屑、木粉等杂质；
　　②在硝铵溶解过程中及时清理悬浮在液面上的杂质。
　　2.膨化剂加入量
　　膨化剂是一种有机混合物，在硝铵溶解过程中按工艺配比加入一定量的膨化剂能达到硝铵膨化效果，实践表明：膨化剂的加入量一般为0.13~0.15%，加入量过多，硝铵膨化质量无显著提高，却对安全十分不利。经试验：膨化剂加入量大于0.18%，膨化硝铵在90℃以上装于直径大于或等于90毫米的纸筒内，能被8号雷管起爆，说明这种膨化硝铵具有较高的雷管感度。严格控制工艺要求，膨化剂加入量绝对不能超过0.18%。
　　3.膨化真空度
　　真空度是硝铵膨化的动力，当硝铵溶液进入膨化结晶罐前，真空度必须控制在-0.088Mpa以下。如果硝铵破碎溶液进入膨化结晶罐时，膨化结晶罐内的真空度达不到工艺要求，硝铵膨化就不充分，膨化硝铵偏硬，容易粘结在结晶盘、出料刮板及横梁上，增大出料刮板机械阻力，出料刮板容易卡死或弯曲、变形。同时，硬的膨化硝铵难以被凸轮粉碎机粉碎，微气孔小，生产出的产品爆轰感度不够，爆炸性能偏低，甚至在使用过程中出现“半爆”、“熄爆”、“爆燃”现象。这种炸药在有瓦斯的煤矿井下使用很容易发生瓦斯爆炸事故。
　　措施：
　　①上班前，测试膨化结晶罐气密性，保证在3分钟之内，真空度达到-0.086Mpa以下。
　　②严格执行工艺规定，只有当膨化结晶罐内真空度达到-0.088Mpa以下时，硝铵溶液才能进入膨化结晶罐膨化。
　　4.膨化硝铵炸药的水份
　　膨化硝铵炸药的水份主要来自两个方面：一是膨化硝铵自身水份；二是膨化硝铵炸药在生产过程中吸湿。水份直接影响膨化硝铵自敏化效果，水份增加将降低其自敏化作用，以至完全失去自敏化作用。水份对膨化硝铵炸药的物理性能和爆炸性能有显著影响，这是因为①膨化硝铵炸药表面粗糙，多棱角，水份首先附着在这些表面的“突点”上，使其逐步湿润和润滑，形成光滑的表面；②膨化硝铵内部多微孔，水份对其表面的溶蚀作用将使微孔溶解和消失；③膨化硝铵炸药内部各种物料之间结合的界面，随着水分子的介入其性质发生改变，物料间有效的结合面会逐步松动和离失。实验表明，膨化硝铵炸药的水份含量超过0.5%，其爆轰感度和各种性能明显下降，甚至出现“半爆”、“熄爆”现象，极不利于使用的安全性。因此，必须加强膨化硝铵炸药生产过程中水份的控制，将水份控制在0.3%以下。
　　措施：
　　①严格控制膨化硝铵水份：一是硝铵膨化结晶的真空度必须保持在-0.088Mpa以下；二是确保膨化结晶罐的气密性，保证在3分钟之内，真空度达到-0.086Mpa以下；
　　②每天早班生产前必须对膨化结晶罐的结晶盘夹层通蒸汽预热，预热温度控制在100~120℃；
　　③密封膨化硝铵炸药生产设备。膨化硝铵炸药物料向前运动主要靠螺旋推动，必须在螺旋的U型槽上面盖密封板，密封板内衬吸湿、防火的材料。
　　
　　四、设备存在的安全问题与措施
　　1. 硝铵破碎机
　　膨化硝铵炸药的硝铵必须经破碎机破碎，企业大多使用生产能力较大的锤式破碎机或狼牙破碎机。不论选择哪种，破碎机的外壳与中轴必然存在间隙，而且随着使用时间的延长，间隙不断加大，经破碎的硝铵粉尘就会从间隙喷出，越是干燥的硝铵，喷出的硝铵粉尘就越多。破碎机外壳与两端轴承之间一般只有2~3厘米间距，喷出的硝铵粉尘很容易挤入轴承内吸附黄油，随着轴承运转，混合成铵油炸药，长期的摩擦就会发生燃烧，甚至爆炸事故。
　　措施：
　　①加长中轴，使破碎机外壳与轴承间距达到8~10厘米，并在这段轴上包裹石棉绳，阻止硝铵粉尘喷入轴承座；
　　②在破碎机外壳与轴承座之间的中轴上方安装喷水管，水流到中轴上随着中轴旋转形成水环，能有效吸附喷出的硝铵粉尘；
　　③每星期拆下轴承检查，清除或添加轴承内的黄油。
　　2.储料罐
　　储料罐通常是敞开式的、带夹层的不锈钢罐，用来暂时储存硝铵溶液，硝铵溶液往往夹带纸屑、纤维、膨化剂等杂质，这些杂质悬浮在液面上，很容易粘结在内壁。进入储料罐的硝铵溶液温度一般都在130±5℃，为保持溶液温度，往往都要在储料罐夹层通蒸汽保温，有时蒸汽压力过高，储料罐内壁温度会超过160℃，引起粘在内壁上的杂质燃烧。
　　措施：
　　①用搪瓷内胆的罐替代不锈钢罐。
　　②安装两层不锈钢过滤网，内层为40目/�网，外层为60目/�网，确保硝铵溶液进入储料罐时得到有效过滤，清除杂质。
　　③储料罐上方安装感温、感光喷淋装置。
　　④安装监视器，并将信号传到控制室，一旦发现燃烧事故，立即报警。
　　⑤在蒸汽管上安装限压装置，把进入夹层的蒸汽压力控制在0.2~0.25Mpa。
　　3. 凸轮粉碎机
　　目前，企业都使用凸轮粉碎机粉碎膨化硝铵，凸轮粉碎机外壳用不锈钢，内衬有色金属铝或铜套等不发火材料，锤头用有色金属铜。凸轮粉碎机工作时利用锤头旋转运动撞击膨化硝铵，使之得以粉碎。凸轮粉碎机是膨化硝铵炸药生产过程中唯一高速旋转的设备，因此是最危险的设备。
　　多数企业为了提高膨化硝铵的粉碎细度，增加其微孔，采用转速为1460~1480转/分钟的四极电机。膨化硝铵出料后如果未经特殊冷却，温度都在100~120℃，如此高温的膨化硝铵进入凸轮粉碎机经摩擦、挤压、撞击作用将使凸轮粉碎机的温度不断升高，外壳甚至被烤红。而膨化硝铵90℃以上就具有雷管感度，一旦有铁器等金属混入凸轮粉碎机或者凸轮的锤头因长期劳损折断，膨化硝铵就会因剧烈的摩擦、撞击等机械作用下产生“热点”，发生燃烧、爆炸事故。
　　措施：
　　①用转速为960~980n/m的六极电机替代四极电机。
　　②采用回转螺旋，配合冷冻水降低膨化硝铵温度，将进入凸轮的膨化硝铵的温度控制在60~70℃。
　　③安装除铁装置，膨化硝铵进入凸轮粉碎机前先经过除铁器除铁。
　　④凸轮电机安装过载保护装置。
　　⑤凸轮粉碎机外壳安装声音监控器，出现异常声音报警、停机。
　　⑥每星期检查一次轴承，并加黄油。
　　
　　五、冷冻机组在膨化硝铵炸药生产过程中的运用
　　1.运用冷冻机组的理由
　　在膨化硝铵炸药生产过程中最大的安全问题就是物料温度高。这是因为硝铵溶液进入膨化结晶罐的工艺温度为130±5℃，从膨化结晶罐出来的膨化硝铵温度在100~120℃，如此高温的膨化硝铵已经具有雷管感度，如果不采取有效的降温措施，在膨化硝铵炸药生产过程中就很容易发生燃烧、爆炸事故。实践证明，在相关设备夹层通冷冻水（7~12℃）就可以解决膨化硝铵炸药生产过程中温度居高不下的问题，有效提高膨化硝铵炸药生产过程的安全性。
　　2.冷冻机组选型
　　以年生产能力12000~15000T膨化硝铵炸药为例选择LSB-130（PLC）冷冻机组。技术参数：制冷量（130KW）、电机动率（30KW）、R22制冷剂、冷却水量（40m3/h）、冷冻水量30m3/h）、机组采用3PLC控制程序控制、给水泵65-160型（流量为25m3/h、扬程为32m3、功率为45KW）、冷却水塔为DND-80J型，可处理水量80m3/h，制冷温度设定在7-12℃。
　　3.相关设备夹层通冷冻水的效果
　　①回转螺旋夹层通冷冻水.从膨化结晶罐出来温度100-120℃的膨化硝铵进入夹层通冷冻水的回转螺旋,膨化硝铵在回转螺旋内往复运动后,温度能够迅速降低，控制其进入凸轮粉碎机的工艺温度60-70℃。
　　②混药双螺旋夹层通冷冻水。经凸轮粉碎后温度为70-80℃的膨化硝铵与90-100℃的复合油，在夹层通冷冻水的双螺旋混药器内与木粉、食盐充分混合成膨化硝铵炸药半成品的出料温度为65-75℃。
　　③凉药机夹层通冷冻水。膨化硝铵炸药半成品经过筛药机筛药后温度得到进一步降低，当它进入夹层通冷冻水的凉药机，经十分钟凉药，膨化硝铵炸药半成品出料温度能够降到装药前的最佳工艺温度55℃以下以下。