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研究三料球磨机得设计应用

作者:admin来源:中国磨粉机网 日期:2012-4-17 16:18:21 人气: 标签:
  

  在干法生产工艺中,三料混合是把粉碎后的硝酸钾和二料粉,按一定比例投入三料球磨机内,靠木球、筒壁和物料之间的撞击作用及研磨作用而粉碎、混合成三料粉,即MHY24黑火药。目前国内干法生产黑火药多采用木制球磨机进行三料混合,木制球磨机在生产过程中由于机内木球的滚动撞击结构容易松动,寿命较短,而且生产过程中产生的静电导出慢,在球磨机内积累,存有很大的安全隐患。针对黑火药苛刻的生产条件,必须寻找更好的材料来制造三料球磨机,并对其结构进行合理的安全设计,使其安全性能达到更高的指标。由于物体摩擦、碰撞时,所接触的两个面挨得极近,致使一物体分子中的电子进入另一物体分子的引力作用范围内,如果物体摩擦、碰撞时的能量较大,就可能使其中比较容易失去电子的物体上的电子转移到比较容易接受电子的物体上,因而使物体带有静电。而MHY24黑火药是绝缘体,产生的静电荷不易泄漏,当生产过程中静电荷的产生率大于泄漏率时,形成静电积累,在黑火药表面形成高电位。当电位达到一定数值并在一定条件下就会放电,产生电火花。若这种电火花能量大于黑火药最小点火能量,就会引燃或引爆黑火药。

  静电引燃或引爆黑火药,必须同时具备下列条件:必须在分开的界面上存在足够的静电荷,并达到足以产生静电放电的电位差;静电放电的能量,必须足以点燃黑火药;静电放电必须在达到爆炸浓度范围的黑火药中产生。只要其中一个条件不存在就能避免静电事故。因为黑火药对机械撞击感度、摩擦感度、静电火花感度都很敏感,所以生产黑火药的设备或工具不能使用密度大、摩擦后易产生火花、导电性能差的材料。MHY24黑火药生产所用的木制球磨机仅仅从降低机械冲击感度和摩擦感度的角度考虑,采用木头作为筒体骨架,内衬牛皮制成皮革滚筒,却忽视了木头、牛皮是热的不良导体和电的绝缘体,不能有效散失摩擦碰撞产生的热,也不能为黑火药提供一条静电泄漏的通道,静电荷的产生率远大于泄漏率,形成静电积累。

  铝不仅质量轻,机械强度较高,而且具有良好的导电性、导热性,非常适合用于黑火药的生产及储藏。选用铸铝材料制造黑火药的三料球磨机,一是因为铝良好的导热性,黑火药、木球及筒壁摩擦产生的热量可以通过筒体向空气中散失;二是因为铝良好的导电性,可为黑火药提供静电泄漏通道,使设备内静电积累能量小于黑火药的最小点火能量,从而避免静电事故。结构的设计木制球磨机筒体是在木制的框架内用铜钉钉以牛皮制成,也称牛皮鼓。其缺点是:长期运行中,木制结构会产生松动,寿命短,每二年维修更换一次;由于长期的摩擦碰撞,筒内铜钉产生松动,可能会脱落掉进黑火药药粉中,成为黑火药爆炸的热点,或者与筒体内表面的铜钉相互摩擦,发生爆炸;筒体内结构存有90°死角,出料后球磨机内通常还会有积药存在,具有很大的安全隐患;虽然传动轴上有导静电装置,但只能导泄轴上静电,而牛皮鼓其他部位的静电却难以全部导泄。铸铝球磨机由滚筒、传动轴、支撑架和电动机等组成,筒体由两块端板和8块筒板组合而成,筒板、端板及其附件采用铝合金材料铸造。筒板内表面贴以牛皮,筒体内装有一定质量、一定尺寸的木球。联轴节间设有跨接铜条。结构如所示。

  为了检验铸铝球磨机的静电导出能力,设定铸铝球磨机转速为20rmin,装药量为200kg,混合时间分别为2h、3h、4h.用静电电压表测量三料粉的静电电压,测量平均值分别为307V、325V、334V.由此证明,铸铝球磨机可以很好导除三料粉混合产生的静电,有效减少静电积累,使球磨机内三料粉带电量不能达到饱和。热量检测黑火药的爆燃点为290~310℃,为了检测铸铝球磨机的导热性能,设定铸铝球磨机转速为20rmin,装药量为200kg,混合不同的时间后对黑火药内部温度进行测量,测量数据如所示。不同混合时间黑火药内部温度混合时间h室温℃黑火药温度分析中数据可知,铸铝球磨机可以很好散失生产中产生的热量,当混合时间达到3.5h以上,黑火药内部温度基本保持在46℃左右,远小于黑火药的爆燃点。

  结论采用铸铝球磨机在我厂至今已生产MHY24黑火药1080多吨,全部达到标准,产品质量稳定,生产实践表明,铸铝球磨机有以下优点:设备可以一次加工成型,使用寿命长;不使用铜钉固定筒体内表面牛皮,消除了安全隐患;筒体内无90°死角,没有存药死角,每次生产结束后,筒体内基本没有积药;同木制球磨机相比,具有良好的散热性能,降低了黑火药生产过程中的静电积累,在很大程度上提高了黑火药生产的安全系数。炸药的理想性可以通过实测理想爆速的比较来确定。在某一装药直径测出的爆速低于理想爆速时,说明反应不完全,而是一种非理想爆轰。这表明工业炸药显示非理想状态,应该使用二维爆轰理论来评估炸药的性能。这一理论能够计算炸药的爆轰性能(如爆速、爆压等)为装药直径和封密程度的函数。使用一维爆轰理论来计算工业炸药的爆轰性能时会出现误差,这是由于在计算这些性能时不考虑装药直径与封闭程度而引起的。即使有冲击波前是平面的这种假设,也不可能评定炸药的理想性。

   由于安全、健康和环境要求,现在已使用含水炸药和乳化炸药代替以前的硝化甘油类炸药。为了使这些含水炸药在爆破时达到它们的设计水平,在起爆时需要有比单独使用雷管起爆时更强的起爆力(注:即需要一种传爆药,起爆时由雷管引爆传爆药柱,然后再引爆主装药)。AJAX是一种由AECI炸药公司制造的、全面使用于地下煤矿的以胶质硝化甘油为基的炸药。在AECI公司发展非雷管敏感的煤矿许用可泵送乳化炸药R100C后,AJAX药卷(29mm×200g)被用作起爆乳化炸药R100C的起爆药卷。由于硝化甘油基炸药为其它炸药所取代,因它需要一种非硝化甘油的许用起爆药卷。AECI炸药公司的煤矿许用炸药的试验巷道被用来测定各种传爆药配方对甲烷气的引燃性以建立它们作为煤矿许用炸药的适用性。同时也测定各种传爆药配方的气体能量、燃烧热、爆压和起爆效率。酒石酸氢钾在限制爆热方面,在质量对质量时,比氯化钠更有效。许用“彭托利特”(Pentolite)是一种太安和梯恩梯的混合炸药,这里作为传爆药,它的生产从实验室规模扩大到试验厂规模时,遇到了问题。太安和酒石酸氢钾沉积在梯恩梯上,在例行分批巷道试验中,发生了点燃甲烷气现象。在许用“彭托利特”配方中,当氧化剂如高氯酸钠和高氯酸钾用来代替热惰性盐(如酒石酸氢钾)时,为达到同样的“许用性”程度,需要较低的百分率含量。尽管需要较低的百分率含量,由于沉积作用,氧化剂在“彭托利特”的分布不均仍是一个问题。许用“彭托利特”配方中可以用生成炸药包水(water2in2explosive)乳状液的办法来防止火焰抑制剂盐类的分离和析出。由于火焰抑制剂盐类在“彭托利特”中分布良好,即使达到同样的“许用性”程度需要较低的百分率含量也可以用加入固体形状的火焰抑制剂盐类来完成。因此,“彭托利特”传爆药配方已被选用,它比以前使用的传爆药更符合起爆含水炸药的标准。

 

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