高温炸药安全生产研究

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1爆炸机理

谈到爆炸,我们有必要说说炸药爆炸灼热核理论,灼热核理论认为,当炸药受到撞击、摩擦等机械能的作用时,并非受作用的各个部分都被加热到相同的温度,而只是其中的某一部分或几个极小的部分,例如个别晶体的棱角处或微小气泡处,首先被加热到炸药的爆发温度,促使局部炸药首先起爆,然后迅速传播至全部。这种温度很高的微小区域,通常被称为灼热核。研究表明,灼热核的形状一般近似于球体,其直径比分子直径大得多。即每一个灼热核起爆实际上是为数众多的炸药分子同时起爆。这种局部炸药起爆后,又会在其附近形成众多新的灼热核,呈连锁反应,迅速传播开来,在极短暂的时间完成整个爆炸过程。从这一理论我们看到几个关键词“,机械能”、“温度”,不难看出机械能、温度都能导致炸药发生爆炸。灼热核理论告诉我们炸药在外力作用下如何演变为爆炸的,但并不是说有了灼热核炸药就一定能爆炸,爆炸必须要满足连锁反应能够维持下去,就是说灼热核周边分解的爆炸物质释放的能量足以快速引起其周边分子的分解,灼热核也存在被消化的现象,当灼热核周边炸药分子分解释放的能量被稀释(周边较低温度的分子吸收),不然的话就不存在炸药的半爆、息爆等问题。

2水相配制过程中的安全问题

外力有机械能、化学能、爆炸能等,一般情况机械能、化学能是个给爆炸系统能量积累过程,随着能量积累的增加,体系内灼热核所产生的联锁反应更容易延续,系统就发生质的变化——爆炸。爆炸能(冲击波)给系统(物质)提供的能量能使系统瞬间产生多个灼热核,并使联锁反应容易连续,从而瞬间引发爆炸。连续的猛烈撞击既具备机械能能量积累效用,又具备冲击能的瞬间促发作用,只不过一般的撞击比起冲击波的冲击作用弱很多,但是,遇到合适条件,猛烈撞击会引起硝酸铵爆炸的。因此,硝酸破碎过程应注意大块硝酸铵的预处理,用木槌将大块硝酸铵砸碎后再进行破碎。

3预乳及基质输送过程安全问题

高温敏化乳化炸药生产基本采用管道输送,管道输送方式现场易于管理,便于温度控制,但也存在较大安全隐患。①由于乳化炸药是个高粘度的膏状物,管道输送压力大;②管道内部的基质较难清理,易造成管道堵塞;③管道内部异物较难发现,且易形成灼热核。这些在乳化炸药生产过程中都有可能导致安全事故的发生。首先我们来讨论管道输送压力对安全生产的影响。管道压力大势必会造成基质粒子之间、基质与管道壁之间的作用力增大,易于灼热核的形成。管道压力过小往往是断流形成,断流也是安全生产中的大害。断流时间过长势必造成基质泵空转产生高温,引起其周围基质的能量积累,有利于灼热核的形成和发展,进而形成爆炸。管道内的残余基质特别黏稠,阻力特别大,是生产中的大患,今年云南安宁爆炸,江西永平铜矿混装车爆炸事故均是管道内残余基质引起的爆炸事故。我们知道一个系统在外界不停地给予能量的同时,这个系统必须也要不停地输出能量,阻力大当然造成运行速度慢,能量输出慢,系统能量积累,久而久之引起爆炸。管道内的异物,特别是坚硬异物,极易形成异物与基质泵、管道壁之间的摩擦,形成灼热核,进而引发爆炸事故。今年山东保利科技公司乳化炸药生产线的爆炸,经专家分析可能就是异物引起的爆炸事故。因此、基质输送中必须严格控制压力,要设定高压、低压保护措施,定期校验,确保措施有效。开班生产管道预热温度一定要保证,并有足够的预热时间,生产厂家要有充分的论证,确保残余基质彻底软化,减小管道阻力。要有防异物进入基质输送系统的措施,做到万无一失。

4装药过程安全问题

装药过程的安全问题除了基质输送中的安全问题之外,还应特别注意管道压力控制。高温敏化就是在这一过程完成,经过敏化的高温乳胶(经过静态混合器的基质),对压力更敏感。敏化过程就是通过物理的、化学的方法在乳胶中充入大量气泡载体或气泡。高温敏化是通过化学方法在乳胶中充入大量的气泡,这些气泡在绝热压缩下形成灼热核,从而大大增加乳胶的感度,使其成为真正意义上的炸药。经研究,敏化过程对装药压力,特别是对连续混合器以后部分的压力有较大影响。敏化过程主要是从连续混合器到药卷入水后前期这一过程,敏化速度直接影响这一过程的压力变化,有较大安全隐患的是从连续混合器到装药这一过程,装药后药卷压力不会形成安全隐患。敏化速度与水相溶液的PH值,乳胶温度,发泡剂量,乳胶质量等都有一定的关系。影响较大的是水相溶液的PH值和乳胶温度。发泡速度过慢,会造成压力增大,而且形成的多数是有微小气泡,这些微小气泡在绝热压缩下极易形成灼热核,存在很大的安全隐患。发泡速度过快会形成大气泡,不利于产品质量。生产中要严格控制水相溶液的PH值及乳胶温度,一般情况,水相溶液PH值控制在5±0.5,乳胶温度控制在85±3℃较为合适。

5药卷的防传爆问题

从乳化炸药生产中历史事故分析中可以看出,一般情况事故都出现在预乳和装药工序。为了减小事故损失,有必要在装药到成品包装之间采取防传爆措施,彻底阻断装药到成品包装之间的传爆。生产厂家的常规检验,乳化炸药的殉爆距离一般6—8厘米,一台TPT装药机的最大产能是7.2吨/小时,即2千克/秒。如果实行间歇式皮带输送,假设间歇时间为2秒,即间歇输送量为4千克,根据试验,4千克炸药爆炸的殉爆距离不超过50厘米。如果在装药机装出的药卷进入到第一节皮带后实行间歇2秒输送,由于从第一节皮带到第二节皮带有个高度差,药卷沿滑坡滑下,速度很快,1.5秒的时间药卷就能滑过4米的皮带,这样就能保证在0.5秒的时间内,第二节4米长的皮带上没有药卷,足以保证第一节皮带上的药卷与第三节皮带上的药卷有4米的距离,有足够的安全距离。不同厂家可根据实际情况,利用这一原理,隔断药卷之间的传爆。从第三节皮带往后,药卷进入冷却降温过程,此时药卷就很安全了。通过以上的分析研究,我们认识了高温敏化乳化炸药生产过程的安全问题,只要我们在生产实际中严格控制,各项措施落实到位,高温敏化乳化炸药的安全生产是完全可以驾驭的。

本文作者：吴仁铭工作单位：安徽省淮北雷鸣科化股份有限公司