浅谈新型膨化结晶机的设计与应用

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摘 要：文章主要介绍了膨化结晶机在膨化炸药生产工艺的关键工序设备运用，阐述了新型膨化结晶机在设计及应用的要点，解决了原膨化结晶机的存在不足及缺陷，改善了膨化硝酸铵炸药的产品质量，提高了膨化炸药生产线的本质安全性和生产效率。

关键词：膨化结晶机；结晶盘；出料螺旋系统；自动控制；上下料仓

中图分类号：TQ441 文献标识码：A

一、概述

我公司是一个具有五十二年的民用爆破器材生产企业。1995年与南京理工大学共同合作研究开发的膨化炸药生产工艺技术，淘汰了一种使用几十年的在炸药中添加TNT生产工艺，该项技术填补国内空白，在国际上具有领先水平；该项技术的研发使膨化炸药生产工艺本质安全得到提高，并减少有毒有害物质，彻底消除了有毒有害物质对人体的伤害和对环境的污染。由于生产成本低，爆炸性能优良，产品吸湿性能改善等一系列优点，受到了许多生产厂家的青睐，并成功的转让几十家生产企业。

膨化炸药生产工艺关键工序是结晶工序，膨化结晶机是关键工序的设备，其技术的关键是硝酸铵的膨化，膨化实质是表面活性技术、析晶技术、炸药爆轰机理的综合运用。2007年8月实施GB50089-2007《民用爆破器材工程设计安全规范》明确了工艺模式，危险工序定员、定量等规定。为更好的符合民爆行业发展，因此，对膨化结晶机进行改进及优化设备是有必要，也是顺应行业发展的方向。

二、原膨化结晶机的不足及缺陷

原有膨化炸药生产线工艺是采用先膨化、后混合的生产工艺，作为氧化剂的硝酸铵先溶解成液体，然后打入膨化结晶设备在真空状态下膨化、结晶，膨化硝酸铵再与复合油相、木粉等混合。原有膨化结晶机主要存在以下不足：

1 进料管通过中轴，容易造成管道磨损，一旦出现管道破损后维修量大。

2 结晶机罐体较大，存药量大，已不符合现有行业发展的方向。

3 无动力结晶塔式结晶机由于物料结晶排水时间短（10s左右），造成产能太小（单台结晶塔1.5t/h）且为间断式，生产效率低。

4 无主动出料装置，造成物料粘壁、抱团严重，无法正常出料。

5 产品质量不稳定，质量的重现性较差，各项性能指标只能在国标之间徘徊。

6 在线操作人员多，劳动强度大及设备的维护检修量大。

三、新型结晶机的设计

新膨化结晶机型解决技术问题所采用的技术方案是：一种新型、产能大、实现自动化操作的膨化结晶机，它主要由主轴驱动系统、膨化结晶罐、结晶盘、出料螺旋系统、真空系统及上下料仓六部分组成，如图所示：

1.主轴驱动系统 2.膨化结晶罐 3.结晶盘 4.出料螺旋系统 5.真空系统 6.上下料仓

膨化结晶罐体为圆柱形结构，主轴驱动系统装于罐体顶部，由驱动电机通过皮带传动减速机带动主轴旋转，主轴下部装有结晶盘，结晶盘随主轴作圆周运动，结晶盘上部水平设有出料螺旋，该螺旋由一电机直联带动旋转。物料上部进、下部出。经混合器混合均匀的混合物经过螺杆泵输送至膨化结晶机内，在结晶机进料口产生连续、均匀的细流料液，这些料液喷洒于真空度始终保持在-0.092～-0.098Mpa的膨化结晶机内瞬间膨化结晶形成轻质、松散的块状物。瞬间膨化结晶的块状物均匀堆落在结晶盘上，主轴带动结晶盘旋转一周用时约56s，物料持续排水，再经出料螺旋将结晶盘的物料拉出并落入上料仓，通过自控系统使旋转式密封门定时开启和定时关闭，从而交替变换真空腔体，上料仓物料在自重的作用下落入下料仓，再由下料仓落入凉药混合螺旋，实现不间断出料，并完成连续进料、连续出料过程。

新型膨化结晶机主要改进有：1.是改进了进料方式，移动式进料管改为固定式进料管，结晶盘改为动盘结晶；2.是取消大储料罐，改为出料螺旋配套上下料仓，实现了存药量大幅减少且实现了连续进料、连续出料生产模式。

四、新型膨化结晶机的技术特点

1 旋转式动态立式结构，物料结晶排水充分，产能大（单台膨化结晶结晶机产能最大为4t/h），产品质量可靠。

2 利用上下料仓串联式机构实现了结晶机连续进料和连续出料，提高了生产效率，易于实现自动化生产。

3出料使用主动式出料机构，避免了物料粘壁及抱团，保证了出料过程的顺畅及出料完全。

4对进入结晶机物料温度压力流量状况、电气设备运转电流、物料出料温度采取监控措施，确保生产过程的安全稳定运行。

5膨化结晶机主轴转速为低速运转，转速为1.1r/min，结晶盘与罐体之间间隙5mm，设备运转过程无激烈摩擦。

6出料螺旋转速低，与结晶盘间隙保证3mm，出料螺旋采用软质不发火金属材料铝，保证设备运转过程中不出现激烈摩擦；出料螺旋使用双圆锥滚子轴承定位，确保轴承不出现上下、前后窜动。

7结晶机主轴护罩采用台阶式固定密封，确保物料不会进入转动部位。

五、改造前后的产品性能对比

从表1可看出，膨化结晶机改造后生产出来的产品炸药性能明显提高，产品质量更加可靠、稳定。为膨化炸药生产工艺提供了有力保障。

结语

自2007年膨化炸药生产线调试以来，新型膨化结晶机运行情况良好，产品质量稳定可靠，设备存药量大幅减少，由以前单机结晶机存药量750kg减少为现有的133kg。新型膨化结晶机具有占地面积小，较原有的体积减少一半，设备间洁、运行可靠，维护简单，能耗低等优点；增加一系列安全联锁装置及设备运行参数时时监控，提高了设备的本质安全性；并通过了专项安全评价验收。实现了真正意义上连续化、自动化生产，减少制药工房的在线药量，很好的符合GB50089-2007《民用爆破器材工程设计安全规范》。

参考文献

[1]陆明，刘祖亮，吕春绪.膨化硝铵炸药连续生产工艺与安全性研究[J].爆破器材， 2007（2）.

[2]卢梅荣.谈膨化硝铵炸药的连续化生产技术要点[J].煤矿爆破，2006（04）.