乳化炸药敏化剂―珍珠岩的负压输送式自动上料经济风速的研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇乳化炸药敏化剂―珍珠岩的负压输送式自动上料经济风速的研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

[摘要]针对珍珠岩作为乳化炸药敏化剂的特性，在剖析了对其人工近距离上料方式弊害的基础上，分析了各种远程上料方式对乳化炸药性能的影响，提出了适合于珍珠岩负压输送式自动上料原理、实现方法，并以颗粒群运动微分方程和管道两相流基本压损方程为基础,导出了珍珠岩负压输送中经济风速的工程实用方程和求解方法，为实现珍珠岩破损率最低，动力消耗最低前提下输送效率最高时所需的旋涡气泵的型号提供理论依据。

[关键词]乳化炸药珍珠岩负压上料工艺经济风速

1 引言

乳化炸药是我国重点发展的含水型炸药，而敏化则是乳化炸药生产工艺中的关键过程，相对掺混因化学反应而产生气泡物质的化学敏化剂而言，加入含有气泡的疏孔性物质的敏化剂，通常称之为物理敏化剂，而珍珠岩便是诸多物理敏化剂中的一种。

由于采用珍珠岩作敏化剂具有原料丰富，加工简单，成本低廉，生产和使用安全等优点，在我国它的用量占当前采用物理敏化剂总量的90%以上。然而，因其上料方式普遍采用人工运输、近距离投放法，至使该工艺过程存在着如下缺点：

（1）环境污染严重，易引发矽肺病等职业危害；

（2）易混入砂石进入敏化工序，存在安全隐患；

（3）易导致珍珠岩破碎，影响产品质量；

（4）劳动强度大，在线人员多，不利于自动化水平的提高。

本文就如何趋利避害，寻求一种远距离自动化上料方法，代替人工近距离投放法，以期提高工业炸药生产过程的自动化水平。

2 珍珠岩远距离自动上料方式的选择

上料是指将原材料运输、投放至指定的受料装置内（上）的过程。目前国内几种适宜珍珠岩的远距离自动上料方式总结如下。

2.1 皮带输送式上料

将珍珠岩投放至皮带上，通过皮带输送、投放过程。该方式可保证珍珠岩破坏率较低时实现远程、高效上料，但劳动强度大，很难实现密闭、无污染的要求，且占地面积较大，能耗高，并非首选方式。

2.2 正压输送式上料

珍珠岩随同外界压缩空气形成料气流，由旋风分离器分离后的珍珠岩进入储存罐内的过程。正压输送式上料分高、低压两种：高压输送能力大，输送距离长，但破损率大；低压输送与之相反，且该种上料设备有笨重、易泄露等缺点，也非首选方式。

2.3 负压输送式上料

该方式采用真空式全密闭输送系统对珍珠岩远程输送过程。良好的密闭性完全杜绝因珍珠岩泄露造成环境污染，以及周围环境中的砂石等硬质物对珍珠岩的污染，且真空值精准可调性，保证珍珠岩破坏率最低时实现远程、高效的自动上料要求，是近年来珍珠岩远程自动上料首选方式。

3负压输送式上料原理

系统如图1所示，旋涡气泵抽气时，气动三通阀阀片位置在图2位置，此时形成的料气流，经吸料管到达料斗。而后，气动三通阀阀片位置在图3位置，该系统恢复常压状态，此时，压缩空气脉冲阀、料斗出料阀同时开启，在料斗内进行气、料分离的同时，压缩空气脉冲反吹一次过滤器，把吸附于该过滤器表面的粉尘打落下来，以保证下次吸料正常运行，分离后的珍珠岩进入受料储存罐内。如此反复地实现自动上料过程，是通过气动三通阀不断开、闭来完成的，而气动三通阀的开闭是由控制中心来控制的。

珍珠岩在管道负压输送中存在压损，压损包括摩擦压损和悬浮提升压损，压损越大，珍珠岩与管道壁之间、珍珠岩颗粒之间的摩擦、撞击强度越大，珍珠岩破损率越高，动力消耗越大，反之亦然，而摩擦压损是与风速平方成比例的抛物线，悬浮压损是与风速成反比的双曲线，两种曲线叠加，必存在一个最小压损，最小压损对应的风速称为经济风速 ，以经济风速 进行输送在理论上使珍珠岩破损率最低，动力消耗最低时达到最高输送效率。因此，研究经济风速 为珍珠岩负压输送的工程设计的合理性提供了理论依据。

3、经济风速的计算

3.1 建立经济风速 的数学模型

参照文献[1][2],珍珠岩负压输送输料管等速段的压损按下式计算：

。 （1）

用水力坡度 表示，

则有： （2）

按浓度比定义：

（3）

式中： －L管长上的压损， ； －重量输送浓度，

－最大固气速度比， －管壁对颗粒群的摩擦阻力系数；

－空气的沿程摩擦阻力系数，在气力输送中，常按柏列斯公式计算，

；（4）

－输料管内径， ； －管段长度， ；

－输送风速，－空气重度， ；

－颗粒群的悬浮速度,； －颗粒群速度,

－输料管的倾斜角；－单位管长上的压损，m空气柱/m

－重力加速度，－输送物料量,

－空气密度，

要使水力坡度 到达最小值，必须：

（5）

经整理得出：

（6）

在已知K值的条件下，由（6）式可求 值，由于K值与颗粒群所处阻力区有关，而珍珠岩为粉末状细物料，并根据物料特性和现场工矿要求，珍珠岩必须在垂直管道中输送，即 ，由此可以建立：

（7）

也可以得到珍珠岩在负压输送过程中的经济风速 的方程：

（8）

3.2 建立经济风速 的图解法求解

在负压气力输送设计中, 可采用图解法求解方程（8），可得 。

令 ，

再令：

由（8）式可以看出，求解（8）中的 值就相当于求解下式：

（9）

在笛卡尔坐标系中分别作出直线 及曲线 ，通过直线与曲线的交点 ，即得经济风速 。

由物料特性和现场工矿要求可以得出：珍珠岩输送管内径D=0.11m， ,, 。借助MATLAB软件，绘制两条曲线如图4所示：经济风速 为17.4m/s。

由此经济风速 可利用伯努利方程p+ρgh+(1/2)*ρv^2=C(常量)计算出最佳真空值,可得出珍珠岩破损率最低，动力消耗最低前提下输送效率最高时所需旋涡气泵型号。

4.结论

在工业炸药生产过程中，还有很多环节需要采用科学方法，使之提高效率，节能降耗、降低成本，实现清洁生产。本文仅从珍珠岩远程输送上料着手，提出适合技术进步的负压输送方法，并导出负压输送过程中使珍珠岩破损率最低，动力消耗最低前提下最高输送效率时的经济风速工程实用方程和求解方法，以期为珍珠岩远程输送选择最佳真空值及相应旋涡气泵型号提供理论指导。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。