一、引言

    膨化硝銨炸藥是一種工業硝銨炸藥，從1994年誕生，經產業化開發，在全國得到推廣應用。但是，膨化硝銨炸藥在生產過程中存在的安全問題卻沒有引起人們的足夠重視。近兩年來，多家民爆生產企業在生產過程中發生爆炸事故，造成嚴重后果，黨和國家領導高度重視并作出重要批示，要求民爆生產企業切實采取有效措施解決炸藥生產過程的安全問題，嚴防爆炸事故的發生。

    文章就是通過分析、探討膨化硝銨炸藥生產工藝、設備等存在的主要安全問題，提出解決問題的措施。

    二、膨化硝銨炸藥生產工藝流程

    膨化硝銨炸藥的生產過程：硝酸銨經破碎、溶解，在溶解過程中加入適量的膨化劑后，經儲料罐進入膨化罐膨化，形成內含大量微氣泡的自敏化膨化硝銨，膨化硝銨經粉碎進入混藥器與復合油、木粉和食鹽充分混合成膨化硝銨炸藥半成品，再經篩涼藥、裝藥、包裝成膨化硝銨炸藥。

    在膨化硝銨炸藥的生產過程中，各種物質按一定配比通過機械混合而成，在這過程中各種物質的化學成份和分子結構沒有改變，各種物質之間是互容和穩定的。因此，膨化硝銨炸藥的生產過程是相對安全的。但是只要是炸藥生產，其過程就有可能在高溫、摩擦、撞擊或外界能量的作用下發生分解、燃燒、爆炸。炸藥一旦爆炸就會產生極大的破壞力，發生重、可能特大傷亡事故。

    三、生產工藝存在的安全問題與措施

    1.有機雜質

    有機雜質是可燃劑，有些甚至是敏化劑，硝銨是氧化劑，在膨化硝銨炸藥生產過程中，有機物的存在會提高其爆炸的可能性。國內外的研究結果提出：①有機物含量超過0.2%時，硝銨就有雷管起爆感度；②硝銨中有機烴類化合物在1.5~2.5%時，其對沖擊波作用最敏感；③多孔性木質纖維可以吸附硝銨微粒，極易分解和燃燒。

    措施：

    ①硝銨破碎時，清除粘在硝銨的纖維、紙屑、木粉等雜質；

    ②在硝銨溶解過程中及時清理懸浮在液面上的雜質。

    2.膨化劑加入量

    膨化劑是一種有機混合物，在硝銨溶解過程中按工藝配比加入一定量的膨化劑能達到硝銨膨化效果，實踐表明：膨化劑的加入量一般為0.13~0.15%，加入量過多，硝銨膨化質量無顯著提高，卻對安全十分不利。經試驗：膨化劑加入量大于0.18%，膨化硝銨在90℃以上裝于直徑大于或等于90毫米的紙筒內，能被8號雷管起爆，說明這種膨化硝銨具有較高的雷管感度。嚴格控制工藝要求，膨化劑加入量絕對不能超過0.18%。

    3.膨化真空度

    真空度是硝銨膨化的動力，當硝銨溶液進入膨化結晶罐前，真空度必須控制在-0.088Mpa以下。如果硝銨破碎溶液進入膨化結晶罐時，膨化結晶罐內的真空度達不到工藝要求，硝銨膨化就不充分，膨化硝銨偏硬，容易粘結在結晶盤、出料刮板及橫梁上，增大出料刮板機械阻力，出料刮板容易卡死或彎曲、變形。同時，硬的膨化硝銨難以被凸輪粉碎機粉碎，微氣孔小，生產出的產品爆轟感度不夠，爆炸性能偏低，甚至在使用過程中出現“半爆”、“熄爆”、“爆燃”現象。這種炸藥在有瓦斯的煤礦井下使用很容易發生瓦斯爆炸事故。

    措施：

    ①上班前，測試膨化結晶罐氣密性，保證在3分鐘之內，真空度達到-0.086Mpa以下。

    ②嚴格執行工藝規定，只有當膨化結晶罐內真空度達到-0.088Mpa以下時，硝銨溶液才能進入膨化結晶罐膨化。

    4.膨化硝銨炸藥的水份

    膨化硝銨炸藥的水份主要來自兩個方面：一是膨化硝銨自身水份；二是膨化硝銨炸藥在生產過程中吸濕。水份直接影響膨化硝銨自敏化效果，水份增加將降低其自敏化作用，以至完全失去自敏化作用。水份對膨化硝銨炸藥的物理性能和爆炸性能有顯著影響，這是因為①膨化硝銨炸藥表面粗糙，多棱角，水份首先附著在這些表面的“突點”上，使其逐步濕潤和潤滑，形成光滑的表面；②膨化硝銨內部多微孔，水份對其表面的溶蝕作用將使微孔溶解和消失；③膨化硝銨炸藥內部各種物料之間結合的界面，隨著水分子的介入其性質發生改變，物料間有效的結合面會逐步松動和離失。實驗表明，膨化硝銨炸藥的水份含量超過0.5%，其爆轟感度和各種性能明顯下降，甚至出現“半爆”、“熄爆”現象，極不利于使用的安全性。因此，必須加強膨化硝銨炸藥生產過程中水份的控制，將水份控制在0.3%以下。

    措施：

    ①嚴格控制膨化硝銨水份：一是硝銨膨化結晶的真空度必須保持在-0.088Mpa以下；二是確保膨化結晶罐的氣密性，保證在3分鐘之內，真空度達到-0.086Mpa以下；

    ②每天早班生產前必須對膨化結晶罐的結晶盤夾層通蒸汽預熱，預熱溫度控制在100~120℃；

    ③密封膨化硝銨炸藥生產設備。膨化硝銨炸藥物料向前運動主要靠螺旋推動，必須在螺旋的U型槽上面蓋密封板，密封板內襯吸濕、防火的材料。

    四、設備存在的安全問題與措施

    1. 硝銨破碎機

    膨化硝銨炸藥的硝銨必須經破碎機破碎，企業大多使用生產能力較大的錘式破碎機或狼牙破碎機。不論選擇哪種，破碎機的外殼與中軸必然存在間隙，而且隨著使用時間的延長，間隙不斷加大，經破碎的硝銨粉塵就會從間隙噴出，越是干燥的硝銨，噴出的硝銨粉塵就越多。破碎機外殼與兩端軸承之間一般只有2~3厘米間距，噴出的硝銨粉塵很容易擠入軸承內吸附黃油，隨著軸承運轉，混合成銨油炸藥，長期的摩擦就會發生燃燒，甚至爆炸事故。

    措施：

    ①加長中軸，使破碎機外殼與軸承間距達到8~10厘米，并在這段軸上包裹石棉繩，阻止硝銨粉塵噴入軸承座；

    ②在破碎機外殼與軸承座之間的中軸上方安裝噴水管，水流到中軸上隨著中軸旋轉形成水環，能有效吸附噴出的硝銨粉塵；

    ③每星期拆下軸承檢查，清除或添加軸承內的黃油。

    2.儲料罐

    儲料罐通常是敞開式的、帶夾層的不銹鋼罐，用來暫時儲存硝銨溶液，硝銨溶液往往夾帶紙屑、纖維、膨化劑等雜質，這些雜質懸浮在液面上，很容易粘結在內壁。進入儲料罐的硝銨溶液溫度一般都在130±5℃，為保持溶液溫度，往往都要在儲料罐夾層通蒸汽保溫，有時蒸汽壓力過高，儲料罐內壁溫度會超過160℃，引起粘在內壁上的雜質燃燒。

    措施：

    ①用搪瓷內膽的罐替代不銹鋼罐。

    ②安裝兩層不銹鋼過濾網，內層為40目/吋網，外層為60目/吋網，確保硝銨溶液進入儲料罐時得到有效過濾，清除雜質。

    ③儲料罐上方安裝感溫、感光噴淋裝置。

    ④安裝監視器，并將信號傳到控制室，一旦發現燃燒事故，立即報警。

    ⑤在蒸汽管上安裝限壓裝置，把進入夾層的蒸汽壓力控制在0.2~0.25Mpa。

    3. 凸輪粉碎機

    目前，企業都使用凸輪粉碎機粉碎膨化硝銨，凸輪粉碎機外殼用不銹鋼，內襯有色金屬鋁或銅套等不發火材料，錘頭用有色金屬銅。凸輪粉碎機工作時利用錘頭旋轉運動撞擊膨化硝銨，使之得以粉碎。凸輪粉碎機是膨化硝銨炸藥生產過程中唯一高速旋轉的設備，因此是最危險的設備。

    多數企業為了提高膨化硝銨的粉碎細度，增加其微孔，采用轉速為1460~1480轉/分鐘的四極電機。膨化硝銨出料后如果未經特殊冷卻，溫度都在100~120℃，如此高溫的膨化硝銨進入凸輪粉碎機經摩擦、擠壓、撞擊作用將使凸輪粉碎機的溫度不斷升高，外殼甚至被烤紅。而膨化硝銨90℃以上就具有雷管感度，一旦有鐵器等金屬混入凸輪粉碎機或者凸輪的錘頭因長期勞損折斷，膨化硝銨就會因劇烈的摩擦、撞擊等機械作用下產生“熱點”，發生燃燒、爆炸事故。

    措施：

    ①用轉速為960~980n/m的六極電機替代四極電機。

    ②采用回轉螺旋，配合冷凍水降低膨化硝銨溫度，將進入凸輪的膨化硝銨的溫度控制在60~70℃。

    ③安裝除鐵裝置，膨化硝銨進入凸輪粉碎機前先經過除鐵器除鐵。

    ④凸輪電機安裝過載保護裝置。

    ⑤凸輪粉碎機外殼安裝聲音監控器，出現異常聲音報警、停機。

    ⑥每星期檢查一次軸承，并加黃油。

    五、冷凍機組在膨化硝銨炸藥生產過程中的運用

    1.運用冷凍機組的理由

    在膨化硝銨炸藥生產過程中最大的安全問題就是物料溫度高。這是因為硝銨溶液進入膨化結晶罐的工藝溫度為130±5℃，從膨化結晶罐出來的膨化硝銨溫度在100~120℃，如此高溫的膨化硝銨已經具有雷管感度，如果不采取有效的降溫措施，在膨化硝銨炸藥生產過程中就很容易發生燃燒、爆炸事故。實踐證明，在相關設備夾層通冷凍水(7~12℃)就可以解決膨化硝銨炸藥生產過程中溫度居高不下的問題，有效提高膨化硝銨炸藥生產過程的安全性。

    2.冷凍機組選型

    以年生產能力12000~15000T膨化硝銨炸藥為例選擇LSB-130(PLC)冷凍機組。技術參數：制冷量(130KW)、電機動率(30KW)、R22制冷劑、冷卻水量(40m3/h)、冷凍水量30m3/h)、機組采用3PLC控制程序控制、給水泵65-160型(流量為25m3/h、揚程為32m3、功率為45KW)、冷卻水塔為DND-80J型，可處理水量80m3/h，制冷溫度設定在7-12℃。

    3.相關設備夾層通冷凍水的效果

    ①回轉螺旋夾層通冷凍水.從膨化結晶罐出來溫度100-120℃的膨化硝銨進入夾層通冷凍水的回轉螺旋,膨化硝銨在回轉螺旋內往復運動后,溫度能夠迅速降低，控制其進入凸輪粉碎機的工藝溫度60-70℃。

    ②混藥雙螺旋夾層通冷凍水。經凸輪粉碎后溫度為70-80℃的膨化硝銨與90-100℃的復合油，在夾層通冷凍水的雙螺旋混藥器內與木粉、食鹽充分混合成膨化硝銨炸藥半成品的出料溫度為65-75℃。

    ③涼藥機夾層通冷凍水。膨化硝銨炸藥半成品經過篩藥機篩藥后溫度得到進一步降低，當它進入夾層通冷凍水的涼藥機，經十分鐘涼藥，膨化硝銨炸藥半成品出料溫度能夠降到裝藥前的最佳工藝溫度55℃以下以下。