乳化炸药头尾废料的研究及回收利用

鲁德元　石翠

摘 要：文章分析了各种乳化炸药头尾废料的性状、产生原因及回收处理方法的研究，提出了废药回收处理工艺和控制要点，以及废药的回收利用对节约成本保护环境的重要意义。

关键词：乳化炸药头尾废料 回收利用

一、引言

乳化炸药是以硝酸铵、硝酸钠等氧化剂水溶液为内相，以复合燃料油相为外相，通过乳化剂和剪切力作用下形成的一种W/O型乳化胶体，再用气泡敏化而成的胶状炸药，气泡敏化有物理敏化和化学敏化两种方式。在乳化炸药生产制造过程中，特别是开停机时，均会产生一些废料和头尾料。如不成乳、含大量冲洗水、水油相比例失调的基质以及在装药过程中产生的一些残药废药等。如何很好地进行回收再利用，本文通过对几种情况下产生的废药性状进行了研究分析，依据乳化敏化原理，经过多次试验，形成了一种有效的回收工艺。

二、头尾废料、残药、废药的来源及基本性状

1.开停机的头尾料

连续乳化制药在生产开机时，为了形成W/O型乳化体系，总是让油相先走一段时间，以金能线为例，约2分钟左右，当油相流量稳定后，再开启水相泵进行乳化生产。油水相的流量为自动调节，当两相流量稳定时也需一段时间，所以开车生产前这部分的油水相比例是失调的，即大部分为油相，和部分不成乳且油相比例较高的基质。分段取样测试结果见表1。

在中途停机和生产结束时，为保证下次生产顺畅和安全，必须对水相泵和管道进行冲洗，避免水相在水相泵和管道里结晶而堵塞，这样冲洗出来的基质油相的比例偏少，有的含有大量冲洗水。分段取样测试结果见表1。

表1 几种乳化基质油相含量的测定值

可见连续乳化生产线在开机时油相含量偏高，基质颜色深，达到8～12%；停机时油相含量偏低，基质颜色浅，只有2.5～5.0%。正常乳化基质油相含量为6.5～7.5%。

2.生产过程中的残药和冷药

连续乳化炸药生产从制药到装药是通过皮带输送，因炸药具有一定的粘性，皮带上的下料刮板是很难把药刮干净的，这些附着在皮带上的药基本在后倒刮板才能刮下来，这样在几次强力挤压作用下敏化物质会被大量破坏而无雷管感度，见表2；另外特别在气温较低时，开始时装药机和其他设备里的药温过低（小于8℃），必须增压才能挤出来，这样敏化物质也会被大量的破坏而炸药感度降低，致使爆炸性能达不到标准要求，见表3。

表2 后刮板残药的爆炸性能测定值

表3 过冷药装药的爆炸性能测定值

以上这些炸药基本上都是些失去了过多的敏化物质，因而不具备很好的爆炸性能，特别是殉爆值很小，甚至没有雷管感度。

3.过期报废药

乳化炸药贮存期不长，很易受环境等因素的影响，爆炸性能迅速下降甚至失效，表现出药卷发硬或变软渗水，主要是由于长期贮存分散相聚结，乳化膜破裂造成的。这种报废药基本上与上述生产在线产生的残药性状相同。

三、回收方法探索分析

根据上述几种头尾废料性状，当药温下降后，油相含量较高的药易凝成团；油相含较低的药易析晶；刮板残药和冷药受挤压后均有不同程度的破乳现象，易结块；过期报废乳化炸药也是由于破乳引起的。总之不论哪种废药，它们都存在一个共同特点就是成团结块。这样的药回收处理有一定的难度，因为这些废药都可能带有少量杂质和少量的敏化物质，从安全方面考虑不可在乳化器前直接加入，但敏化机转速很低、间隙大，加入废药搅拌是可行的。若直接加入敏化机内，因敏化工艺温度只有50℃左右，而且连续式的敏化机搅拌时间不到2分钟，这样就很难把结团的药通过敏化机与正常的药搅拌均匀的，必然对产品性能造成影响。为了很好的回收处理这些废药，减少不必要的浪费，需要对它们进行预处理，即关键是让这些药充分软化、均匀不结团、油水相平衡等。

四、回收处理工艺的研究

1.设备选型

要想把一些结团结晶的药充分软化和混合，就要求设备具有加热和搅拌功能，公司以前有一台带夹层间断敏化机，可以通热水或蒸汽来加热物料。

2.各种废药分类

因废药来源广泛，但每天量也不太大，每周只需处理1～2次即可。这就要求头尾废药一定要分类放置，一般按含油量高低进行分类放置。另含有明显的冲洗水的基质要用聚丙烯编织袋装好放在一个带有架子的槽中，让过剩的水漓干。

3.回收处理工艺

3.1废药混拌工艺

废药混拌基本原则就是把油相含量高与油相含量低的相混合，以达到正常乳化液油相含量值7.5%左右。根据经验先加入油相含高的，待充分熔融后再加入油相含量低的其他废药，这样就有利于传质和传热，有利于提高混合的速度和效果。注意每次加入量不能过多也不能太少约150㎏，刚没敏化机的螺带即可，这样有利于混拌的效果。

3.2废药混拌温度时间试验

控制6个废药混拌试验温度及其药状态和混合效果，试验结果列于表4中

表4 混拌过程温度时间对应试验情况

从以上实验可看出，废药在温度低于50℃，混合难度大，时间长，而且长时间搅拌很易破乳；在温度高于60℃时，则油相物质很快熔化，部分结团药也不能被分散，药态变稀变黄，乳胶体系也遭到一定程度的破坏。只有在适当的温度下才能保证混药效果。

3.3废药加入比例及性能测试

由于乳胶是黏稠的体系，如果未包覆的乳胶粒子较少，并零散地分布在包覆好的乳胶粒子中间，那么未包覆好的少量乳胶粒子并不会对乳化炸药稳定性产生十分显著的影响[1]。废药虽进行了混拌，但也有些未包覆好的乳胶粒子，只要量不太大就不会影响正常产品质量，关键是确定加入的比例，我们把废药按不同比例用人工掺入方式制成了5个样品及同批的一个正常产品对比，测试结果见表5。

3.4废药掺入工艺

混拌好的废药必须及时均匀地掺入到正常生产产品中去，人工加入法的比例和均匀性不好控制，于是设计了一种双螺旋定量加料装置，该定量装置是可变频调速，加入比例需根据生产线产能进行调整。

表5 加入不同比例的废药产品性能情况

五、结论

乳化废药来源广泛，使用间断敏化机前要预热，先加入油相含量高的废料，有必要也可另加些乳化油相，当这部分药全部软化后再加入其他废药，但每次总量控制在150㎏左右。始终保持敏化机温度在50～60℃之间，搅拌时间保证达到20min，但不可超过30min。出料后立即加入废药定量料斗里，并调整好双螺旋定量频率，确保加入比例不超过8%。只要严格按工艺要求认真操作，就不会影响产品质量。

参考文献

[1]黄文尧 . 颜事龙 . 炸药化学与制造 . 北京： 冶金工业出版社 . 2009.212.