工业炸药生产中的混合理论及其技术

孟祥良

摘  要：工业炸药是由氧化剂、可燃剂、敏化剂和功能添加剂组成的多组分混合炸药。如果这些组分混合均匀，工业炸药进行爆轰反应时，反应速度快，反应发生完全，有利于提高工业炸药的爆炸性能和作用效果。基于此，本文主要对工业炸药生产中的混合理论及其技术进行分析探讨。

关键词：工业炸药生产;混合理论;技术分析

1、前言

工业生产中固相混合、液相混合和固液混合最为常见。粉碎和混合作为两个常见的操作在工业炸药生产中直接影响着产品质量和性能，因而越来越不容忽视。对于混合的方法及设备的研究日趋活跃，目前在超细粉碎技术、细度测定、高精度混合等方面均有很大进展，工业炸药生产过程中应当应用这些新技术。

2、混合的基本原理

工业生产中最常用的混合是固相混合、固液混合和液相混合。固相混合多指不同粉粒的混合。不同粉粒，或物性不同，或形状、大小不同，或颜色不同，简单堆放在一起会呈现分区或分层随机分布，克服物料分层趋势，最终使任一空间位置上的每种物料的比例均等于该物料的配料比时，即达到混合均匀的目的。

液相混合是指液体物料的混合。液体物料可以是某物料的溶液、悬浮液、熔融液。事实上，化工生产中许多化學反应过程均离不开液相混合操作。液相混合视其所用装置的不同，其工作原理也不同。例如用搅拌器进行液相混合，是利用搅拌器的推动和剪切作用，加上器壁效应，使液体产生大的流动和小的旋涡及湍动，促使液体混合均匀。静态混合器是利用混合通道内多个交叉片，按几何形状将流体剪切而使其裂开再合并，这样反复多次直至混合均匀。混合操作的目的是要得到均匀的混合体。混合产物的均匀度如何，是否达到要求，混合效率的高低如何？这些均需通过混合程度的检测才能了解。对于固相混合，在不同空间位置取得的样品，其粉粒组成越接近则说明混合越接近均匀。

除了混合度外，还要有一个说明取样量大小的数值才能表达清楚某一混合操作的效果。因为混合度计算中，取样量越小精度越高;同一混合度的混合操作，取样量小的比取样量大的更均匀。所以，用设备均匀度这一参数表示取样量的大小。

3、混合的方法与装置

3.1固相混合

固相混合是指粉粒体的混合。用于固相混合的设备有很多，大致可分为容器旋转型、容器固定型、气流混合型和其他特殊类型混合器等种类。

3.1.1容器旋转型混合机

容器旋转型混合机的容器有大有小，有各种形状，如双圆锥筒、单圆锥筒、六角形筒、荸荠形筒、V型双筒和最常见的圆柱形筒。圆柱形筒还有卧式和立式之分。圆筒内有装抄板的，有装螺旋叶片的，也有不装而为空筒的。随着容器的旋转，机内的物料同时运动，达到混合的目的。容器可装设夹套，以便进行冷却或加热。对于粘附性大、易凝结的物料，还可同时装入钢珠（与球磨机相似）或装设挡板等以强化搅动。一般装填系数为30%～50%，均为间歇操作。混合机的容器转速应适当。转速过小，物料仅靠摩擦力被提升而使水平面倾斜，则无法翻动;转速过大，产生的离心力超过重力时，物料将随着筒壁旋转，则无法进行混合，因而要使转速掌握在离心力足够大但又不超过重力的范围内。

容器旋转型混合机的结构简单，易于清扫，适于多品种小批量生产，对于物性差异不大而流动性较好的物料混合效果好。缺点是当混合机容量大时要求设备的基础牢固，启动功率大，定位停车较困难，进出料粉尘较大。

3.1.2容器固定型混合机

容器固定型混合机的容器是固定不转动的，但里面装有螺旋搅拌器，用以翻转搅拌物料来实现混合。这种混合机常见的型式有如下几种：

（1）立式螺旋混合机：筒体为锥底圆柱形，中心装螺旋搅拌器。

（2）单锥行星螺旋混合机：筒体为圆锥体，一条或对称的两条螺旋搅拌器平行于锥壁而斜插入底部，螺旋搅拌器一边自转，一边绕锥体中心线公转。

（3）双锥螺旋混合机：容器为呈W形的两个圆锥体，向同一侧倾斜的两条搅拌器在两个锥体中同时自转和公转。

（4）卧式单轴螺旋混合机：水平放置的圆筒，其中心轴上的搅拌桨叶不停地转动以翻搅物料。

（5）卧式复轴式螺旋混合机：平卧的圆筒体内两条平行的搅拌轴同时转动，每条轴上的桨叶交错安置。

上述各种型式的混合机中，锥形混合机是一种新发展的高效混合机，适用于绝大多数的粉状物料。它采用的螺旋一般是提升式的，物料在搅拌螺旋的自转作用下向上翻滚，同时又在公转的作用下作圆周运动，能在短时间内使物料得到充分混合。在使用锥形混合器之前，首先应作一些简单的实验，找出混合某一物料的最佳转速，使混合所用的时间最短。其次，应注意锥底出料口是否会发生所谓“搭桥”现象而使排料困难。

3.1.3气流混合器

气流混合器是利用气流的力量带动粉粒运动来实现混合的。混合器用真空泵抽吸，使容器内外有足够的压差，空气便被高速吸进混合器，物料受这股气流的作用而上下翻腾。气流混合器有内循环和外循环两种类型。这种混合器无粉尘外流，但物料粒度和密度差别较大时无法均匀混合，且动力消耗和物料磨损均较严重，故应用范围受到限制。除上述三类固相混合器外，还有少数特殊类型的混合器，如振动式混合器、转盘型混合器等，它们各具特点，时有应用。

3.2液相混合

液相混合的物料可以是溶液、悬浮液、乳液或熔融态液体。常用的混合器为搅拌混合器和静态混合器。

3.2.1搅拌混合器

搅拌混合是化工生产中最常见的一种操作，釜式反应器的搅拌混合即为一例。搅拌混合器所用的搅拌器有多种形式，如桨式、推进式、涡轮式、框式等。

3.2.2静态混合器

静态混合主要通过液流在交叉通道的多次分流来实现。通道外壳往往是各种大小的圆管，里面的混合单元有多种结构，如波纹板组合和金属板扭成的螺旋形等。静态混合器具有能耗低、传动部件少、结构简单、能连续生产等优点。好的静态混合器可在很短的管道内完成混合，流量和粘度改变均不影响效果，拆装清洗方便。静态混合器不仅可混合液体，也可混合气体、气液两相物料等。它正得到越来越广泛的应用。

4、结语

与我国目前工业炸药生产中的粉碎和混合相关的基础理论、技术及设备装置的研究不够，粉碎和混合的设备装置比较陈旧、单一，特别是粉状工业炸药的原料粉碎仅使用凸轮粉碎机或锤式粉碎机，而混合设备仅使用轮碾机、螺旋混合机和单、双螺旋等。因此，应在进行工业炸药的工艺与配方研究的同时，注重用于粉状工业炸药生产的粉碎和混合设备装置的应用开发，促进工业炸药生产技术整体水平和产品质量的提高。

参考文献：

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